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NEUTRONENSTERNE
Detaillierte Simulationen auf Supercomputer
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Goethe-Universität Frankfurt am Main
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26. Oktober 2017

Was passiert genau, wenn Neutronensterne kollidieren? Diese Frage ist nach dem ersten Nachweis von Gravitationswellen von einem solchen Ereignis ausgesprochen aktuell. Detaillierte Simulationen können den Forschern auch viel über das Innere von Neutronensternen verraten. Ein Frankfurter Physiker hat nun 80 Millionen CPU-Stunden Rechenzeit für diese Simulationen bekommen.

Simulation

Simulation von zwei miteinander verschmelzenden Neutronensternen. Bild: Luciano Rezzolla  [Großansicht]

Für die Simulation von Neutronenstern-Doppelsystemen erhält der Frankfurter Physiker Prof. Luciano Rezzolla, Senior Fellow des Frankfurt Institut for Advanced Studies 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. Die Rechenzeit im Wert von mehr als einer Millionen Euro wurde ihm in einem Wettbewerb von der Gauß Allianz zugesprochen. Kurz nach der erstmaligen umfassenden Beobachtung einer Verschmelzung zweier Neutronensterne im letzten Monat, ermöglicht die Bewilligung der Rechenzeit, dass Rezzolla nun 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.

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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. Wie es nun wirklich in ihrem Inneren aussieht, ist aber nach wie vor unklar.

Ein wichtiges "Puzzlestück" zur Erklärung der Geheimnisse von Neutronensternen wurde allerdings gefunden: Jetzt sind Theoretiker wie 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", so Rezzolla.

Die Gauß Allianz unterstützt die wissenschaftliche Gemeinschaft in Deutschland durch die Bereitstellung von Supercomputing-Ressourcen der obersten Leistungsklassen und fördert das Wissenschaftsthema "High Performance Computing" als eigenständige strategische Forschungsaktivität. Sie sorgt zudem für eine verbesserte internationale Sichtbarkeit der deutschen Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet.

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Viel Rechenzeit für detaillierte Simulationen von Neutronenstern-Kollisionen auf Supercomputern. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Gravitationswellen: Die Signale kollidierender Neutronensterne - 15. November 2016
Links im WWW
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