Quasi-normale Moden von rotierenden Schwarzen Löchern in alternativen Gravitationstheorien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Jutta Kunz-Drolshagen
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492628948

Die letzten Jahre haben große Fortschritte in der Gravitation und Astrophysik kompakter Objekte gebracht. LIGO/VIRGO Beobachtungen haben das neues Fenster der Gravitationswellen- Multimessenger Astronomie geöffnet und erste Blicke auf solche kataklysmische Ereignisse wie das Verschmelzen von Schwarzen Löchern und Neutronensternen gestattet. Solche Ereignisse können und werden unser Verständnis von Schwarzen Löchern und Neutronensternen einerseits und der Gravitation andererseits stark verbessern. Schwarze Löcher und Neutronensterne stellen aufgrund ihrer Kompaktheit ideale Labore dar, um die Allgemeine Relativitätstheorie und alternative Gravitationstheorien zu testen. Alternative Gravitationstheorien enthalten typischerweise weitere Freiheitsgrade, wobei viele ein Skalarfeld aufweisen. Die kompakten Objekte in diesen Theorien können sich dann stark von denen der Allgemeinen Relativitätstheorie unterscheiden. Das Vorhandensein eines gravitativen Skalarfeldes führt zum Beispiel auf ein viel reicheres Spektrum von Gravitationswellen und erlaubt auch skalare Strahlung. Indem man Konsistenz mit heutigen und zukünftigen Beobachtungen fordert, kann das Vorhandensein solcher neuer Freiheitsgrade zu wichtigen neuen Bedingungen für diese Theorien führen und ihre Viabilität testen. Quasi-normale Moden haben in den letzten Jahren viel Beachtung gefunden, weil sie Gravitationswellen beschreiben, die in der Ringdown-Phase von Verschmelzungsereignissen emittiert werden, und die recht gut mit zukünftigen Gravitationswellendetektoren erkennbar sein sollten. Daher stellen quasi-normale Moden äußerst wichtige Observable dar. Darüberhinaus zeigen sie die lineare Stabilität von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen. In unserem Forschungsprojekt wollen wir theoretische und numerische Werkzeuge entwickeln, um quasi-normale Moden im Fall von langsamer (störungstheoretischer) und schneller (nicht-störungstheoretischer) Rotation zu erhalten, und dann diese Werkzeuge auf Schwarze Löcher in alternativen Gravitationstheorien anwenden. Später können diese Werkzeuge dann für Neutronensterne erweitert werden. Das wird uns gestatten, die relevanten Signaturen von solchen Theorien im Ringdown rotierender kompakter Objekte zu extrahieren und neue Einschränkungen für diese Theorien zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Burkhard Kleihaus
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jose Luis Blázquez Salcedo, Ph.D.