Vorhersage von Gravitationswellen

Dr. Jan Steinhoff wird Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik

3. September 2019

Seit 1. September 2019 ist Dr. Steinhoff Gruppenleiter in der Abteilung von Professor Alessandra Buonanno am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert Einstein Institut/AEI) in Potsdam. Jan Steinhoff wird eine Arbeitsgruppe leiten, die die Erforschung analytischer Näherungslösungen für das Zweikörperproblem in der allgemeinen Relativitätstheorie vorantreibt und dabei auch die Vorteile neuester Methoden der Hochenergieteilchenphysik nutzt.

Die Beobachtung von Gravitationswellen verschmelzender schwarzer Löcher und Neutronensterne bietet die einzigartige Möglichkeit, Grundlagenphysik, dynamische Gravitation und Materie unter extremen Bedingungen zu untersuchen. Aber erfolgreiche Suchen und die korrekte Identifizierung der Quellen erfordert detaillierte Kenntnis der erwarteten Signale. Wissenschaftler*innen am AEI sagen genaue allgemein-relativistische Wellenmodelle von Doppelsternsystemen voraus. Dabei kombinieren sie exakte, aber zeitaufwändige numerische Simulationen auf Hochleistungsrechnern mit schnell berechenbaren Näherungslösungen. Die ersten analytischen Studien reichen mehr als 100 Jahre zurück, als Albert Einstein 1916 die Existenz von Gravitationswellen voraussagte. Seither wurden viele Fortschritte auf diesem Gebiet gemacht, und Jan Steinhoff begann seine Karriere mit analytischen Berechnungen zur Modellierung von Rotationseffekten schwarzer Löcher.

Dr. Jan Steinhoff

„Ich freue mich sehr, dass Jan Steinhoff, ein exzellenter Wissenschaftler und seit 2014 ein wertvolles Mitglied meiner Abteilung, sich entschieden hat, als Gruppenleiter hier zu bleiben“, sagt Alessandra Buonanno, Geschäftsführende Direktorin des AEI. „Dr. Steinhoffs Forschung konzentriert sich in letzter Zeit insbesondere auf analytische Methoden aus der Teilchenphysik, die ein hohes Potenzial aufweisen und sich gerade zu einem florierenden Gebiet der Gravitationsphysik entwickeln. Seine Arbeit umfasst auch die Physik der Neutronensterne, die ihre Spuren in den Gravitationswellen hinterlässt, sowie Abweichungen von Einsteins Gravitationstheorie.“

Ein weiterer wichtiger Grund, neue Techniken für die theoretische Vorhersage von Gravitationswellen zu erforschen, sind zukünftige Observatorien wie die dritte Generation von bodenbasierten Detektoren (Einstein-Teleskop und Cosmic Explorer) und LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Beobachtungen mit diesen Detektoren stellen hohe Anforderungen an die theoretischen Wellenform-Vorlagen: die Vorhersagen müssen genauer sein, sich über einen längeren Zeitraum erstrecken und einen größeren Bereich von Parametern und Quellen abdecken.

„In den letzten fünf Jahren konnte ich feststellen, dass das AEI in Potsdam das ideale Umfeld für die theoretische Gravitationswellenforschung bietet“, sagt Jan Steinhoff. „Die enge Verbindung zwischen Theorie und Beobachtungen ist einzigartig in unserer Abteilung. Andere Abteilungen und benachbarte Institute bieten ein breites Spektrum an Expertise in der Teilchenphysik und Astrophysik, mit weiteren interessanten Kooperationsmöglichkeiten. Ich freue mich, als Gruppenleiter am AEI zu bleiben und die Zukunft des Instituts mitzugestalten.“

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