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The Mathematical Analysis of Extremal Black Holes and Gravitational Radiation

Description du projet

Aborder les questions fondamentales de la relativité générale à l’aide d’outils mathématiques avancés

Les équations d’Einstein, un système d’équations aux dérivées partielles non linéaires, sont essentielles pour comprendre la dynamique gravitationnelle dans le cadre de la relativité générale. Les progrès récents dans le domaine des équations aux dérivées partielles, de la géométrie différentielle et de l’analyse microlocale ont permis d’approfondir la compréhension de la dynamique gravitationnelle. Le projet ExBHGravRad, financé par le CER, se concentrera sur deux problèmes mathématiques clés. Tout d’abord, il examinera la stabilité et l’instabilité des trous noirs de Kerr extrêmes, qui sont des objets en rotation rapide à la frontière entre les trous noirs et les singularités nues. La résolution de ce problème pourrait révéler comment ces trous noirs extrêmes se comportent lorsqu’ils sont perturbés. Dans un deuxième temps, il étudiera les queues tardives du rayonnement gravitationnel en analysant la dynamique des perturbations à la fois dans l’espace-temps plat et dans l’espace-temps des trous noirs. La recherche proposée pourrait faire progresser la compréhension de l’hypothèse de censure cosmique forte.

Objectif

"The Einstein equations constitute a system of geometric, nonlinear partial differential equations that describe gravitational dynamics in the framework of Einstein's theory of general relativity. The last decade has seen tremendous progress towards understanding dynamical aspects of the Einstein equations. At the mathematical level, great insight has been gained due to recent advances in the study of partial differential equations, differential geometry and microlocal analysis. The present proposal builds upon these advances in the context of the following two mathematical problems.

Stability and instability of extremal black holes: Extremal Kerr black holes describe rapidly rotating solutions to the Einstein equations. They sit at the transition between black holes and ""naked singularities"" and exhibit critical geometric features.

This proposal addresses the stability and instability properties of extremal Kerr black holes and is motivated by recent advances by the PI, which cover linear and nonlinear aspects. A successful resolution would give fundamental, new insights into the fate of perturbed extremal black holes and the transition between black holes and naked singularities.

The late-time analysis of gravitational radiation: Gravitational radiation provides an observational window into deep mathematical aspects of general relativity. In this proposal, we investigate a key feature that is amenable to mathematical analysis: the existence of late-time tails in gravitational radiation.

Recent work by the PI and collaborators has lead to the first proof of the existence of late-time tails in a toy model setting, also known as Price's Law. This proposal considers the full setting of the nonlinear Einstein equations via the analysis of late-time tails in the dynamics of perturbations of both flat spacetime and black hole spacetimes. A successful resolution would have important implications for the Strong Cosmic Censorship conjecture."

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITAET LEIPZIG
Contribution nette de l'UE
€ 1 497 500,00
Coût total
€ 1 497 500,00

Bénéficiaires (1)