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Neue Forschungsgruppe

Die Suche nach kontinuierlichen Gravitationswellen

Dauerhafte unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe am AEI Hannover gegründet

10. April 2018

Eine dauerhafte unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. M. Alessandra Papa ist am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut; AEI) in Hannover eingerichtet worden. Das Hauptziel der Arbeitsgruppe „Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen“ ist der erste direkte Nachweis der von schnell rotierenden Neutronensternen ausgestrahlten Gravitationswellen. Diese Gruppe ist die größte weltweit, die sich diesem Thema widmet und sie führt die empfindlichsten Suchen nach dieser Art von Gravitationswellen mit dem verteilten freiwilligen Rechenprojekt Einstein@Home durch. Ergänzend zur dauerhaften Grundfinanzierung erhält die Gruppe zusätzliche Fördermittel in den ersten fünf Jahren.

Einen neuen Kontinent kartieren

„Mit den ersten direkten Nachweisen der Gravitationswellen von verschmelzenden Paaren schwarzer Löcher und Neutronensterne haben wir die ersten Schritte in neues astrophysikalisches Territorium gemacht“, sagt Dr. M. Alessandra Papa, Leiterin der dauerhaften unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe. „Aber ein großer Teil dieses neuen Kontinents ist noch nicht kartiert. Während wir wissen, dass es rund hundert Millionen einzelne Neutronenstern in unserer Galaxie gibt, haben wir bislang nur rund 3000 von Ihnen identifiziert. Wir wollen diese mehrheitlich unsichtbare Population durch den Nachweis ihrer kontinuierlichen Gravitationswellenabstrahlung aufspüren.“

Die Art von Gravitationswellen, die einzelne Neutronensterne ausstrahlen unterscheidet sich stark von den bereits nachgewiesenen Signalen. Schnell rotierende Neutronensterne können deutlich schwächere, aber sehr viel länger andauernde (kontinuierliche) Gravitationswellen ausstrahlen. Diese Wellen zu finden, ist sehr schwierig und durch die für die Suchen verfügbare Rechenleistung begrenzt. Das liegt daran, dass viele Unbekannte in großen Bereiche gesucht werden müssen: die Himmelsposition des Sterns, seine Rotationsfrequenz und seine für die Gravitationswellenabstrahlung verantwortliche Verformung. Das freiwillige verteilte Rechenprojekt Einstein@Home trägt den Hauptteil der für die hochmodernen Suchmethoden erforderliche Rechenleistung bei.

Die Arbeitsgruppe „Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen“ im Sommer 2017. Bild vergrößern
Die Arbeitsgruppe „Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen“ im Sommer 2017.

Die empfindlichsten Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen

Die internationale Gruppe von mehr als 15 Wissenschaftler*innen ist Teil der LIGO Scientific Collaboration und implementiert die empfindlichsten Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen von schnell rotierenden Neutronensternen.

„Mit dem Nachweis von kontinuierlichen Gravitationswellen werden wir diese extremen Sterne durch einen vollkommen neuen physikalischen Mechanismus beobachten. Damit erhalten wir neue Informationen über ihren unbekannten inneren Aufbau, ihre Zusammensetzung und ihre Entstehungsgeschichte“, erklärt Papa.


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Dr. Maria Alessandra Papa

M. Alessandra Papa (geboren 1967) studierte Physik an Universität La Sapienza in Rom und wurde dort auch promoviert. Sie hat als Postdoc am AEI in Potsdam und am Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Frascati gearbeitet und hatte Dauerstellen an der University of Wisconsin Milwaukee und als Gruppenleiterin am AEI Potsdam. Seit Anfang 2018 leitet sie die von ihr gegründete dauerhafte unabhängige Max-Planck-Forschungsgruppe „Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen“ am AEI Hannover.

 
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