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Neutronensterne besser verstehen

26.10.2017

Der Frankfurter Physiker Luciano Rezzolla erhält für die Simulation von Neutronenstern-Doppelsystemen Rechenzeit im Wert von mehr als einer Million Euro. Erst im vergangenen Monat konnte die Verschmelzung zweier Neutronensterne erstmalig umfassend beobachtet werden.

Für die Simulation von Neutronenstern-Doppelsystemen erhält der Frankfurter Physiker Prof. Luciano Rezzolla, Senior Fellow des Frankfurt Institut for Advanced Studies (FIAS)und Professor für Theoretische Astrophysik an der Goethe-Universität, im kommenden Jahr 80 Millionen CPU-Stunden am Supercomputer superMUC des Leibniz-Rechenzentrums in Garching bei München.


Eine Simulation von zwei miteinander verschmelzenden Neutronensternen von Prof. Luciano Rezzolla.

Bild: Luciano Rezzolla

Die Rechenzeit im Wert von mehr als einer Millionen Euro wurde ihm in einem hoch kompetitiven Wettbewerb von der Gauss Allianz zugesprochen. Kurz nach der erstmaligen umfassenden Beobachtung einer Verschmelzung zweier Neutronensterne im letzten Monat, ermöglicht es die Bewilligung der Rechenzeit, dass Prof. Luciano Rezzolla genauere Modelle solcher Systeme erstellen kann.

Schon ein Neutronenstern alleine fasziniert die Wissenschaft. Immerhin handelt es sich um unvorstellbare, dichte Bälle aus Kernmaterie, die bei einer Supernova-Explosion entstehen. Mit physikalischen Experimenten auf der Erde kann diese extreme Dichte, Temperatur und Gravitationskraft nicht reproduziert werden.

Als Alternative bleiben Beobachtungen durch Astronomen und Computersimulationen. Ein kollidierendes Doppelsternsystem aus zwei Neutronensternen gehört daher zur Königsklasse der Ereignisse im Universum. Um solch ein System mit dem Computer zu beschreiben, müssen aufwendige numerische Simulationen durchgeführt werden.

Diese müssen die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie mit denen der relativistischen Hydrodynamik und der Magnetohydrodynamik vereinigen und zusätzlich muss die komplexe Mikrophysik beim Verschmelzen zweier Neutronensterne beachtet werden.

Am 17. August ist es der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft erstmals gelungen eine solche Kollision mit allen Mitteln der modernen Astronomie zu untersuchen. Dabei wurden sehr viele neue Informationen über Neutronensterne gesammelt und einige bisherige Theorien für den inneren Aufbau der Neutronensterne konnten widerlegt werden, aber wie es nun wirklich in ihrem Inneren aussieht, ist nach wie vor unklar. Ein wichtiges „Puzzlestück“ zur Erklärung der Geheimnisse von Neutronensternen wurde allerdings gefunden.

Jetzt sind Theoretiker, wie Luciano Rezzolla, an der Reihe, aus den neuen Daten genauere Modelle und Vorhersagen zu erstellen. „Mit der Rechenzeit der Gauss Allianz können wir die Gravitationswellen- und elektromagnetischen Signale von Doppelsternsystemen aus Neutronensternen genauer simulieren und deren Kernstruktur genauer vorhersagen. Durch die Vergabe erhalten wir wertvolle Mittel, um die Wissenschaft, im Herzen der MAGIC-Forschungsinitiative, weiterzutragen“, erklärt Professor Luciano Rezzolla.

Die Gauss Allianz unterstützt die wissenschaftliche Gemeinschaft in Deutschland durch die Schaffung der Voraussetzungen zur nachhaltigen und effizienten Nutzung von Supercomputing-Ressourcen der obersten Leistungsklassen, insbesondere durch die Koordination und Bündelung der einander ergänzenden Kompetenzen und diversifizierten Rechnerarchitekturen sowie der zugehörigen Zugangsstruktur. Sie fördert das Wissenschaftsthema 'High Performance Computing' als eigenständige strategische Forschungsaktivität und sorgt für eine verbesserte internationale Sichtbarkeit der deutschen Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet.

Bild:
Link: https://fias.uni-frankfurt.de/fileadmin/fias/common/PDF/Presse/0592.png
Bildtext: Eine Simulation von zwei miteinander verschmelzenden Neutronensternen von Prof. Luciano Rezzolla.

Weitere Informationen: Prof. Luciano Rezzolla, Institut für Theoretische Physik, Campus Riedberg, Tel.: (069)798-47871, rezzolla@th.physik.uni-frankfurt.de.

Das Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) ist eine interdisziplinäre Forschungsinstitution zur theoretischen Erforschung von komplexen Strukturen in der Natur, die von der Goethe-Universität Frankfurt gegründet wurde und von öffentlichen Geldgebern, Stiftungen und Privatpersonen finanziert wird. Im Mittelpunkt der Arbeit steht Grundlagenforschung in den Gebieten Hirnforschung, Biowissenschaften, Computerwissenschaften, Chemie und Physik.

Patricia Till
Pressereferentin

Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)
Ruth-Moufang-Straße 1
D-60438 Frankfurt am Main
Germany

Phone: +49 (0)69 798 47688
E-mail: ptill@fias.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

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