Dozentin: Prof. Dr. Eva Grebel, ARI Heidelberg
Unser Sonnensystem ist mit über hundert Milliarden weiterer Sternsysteme Teil der Milchstraße, unserer Heimatgalaxis. Es gibt unzählige solcher Galaxien; sie sind die sichtbaren Anzeiger der großräumigen Materieverteilung im Universum. Aber wie bilden sich solche Strukturen? Astronomische Beobachtungen beruhen hauptsächlich auf dem Licht, das andere Himmelskörper aussenden. Durch die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts ist jede astronomische Beobachtung ein Blick in die Vergangenheit – umso weiter zurück, je weiter ein Objekt von uns ist. Die Entstehung und Entwicklung von Galaxien über kosmische Zeiträume können wir auf zwei Arten untersuchen: Zum einen durch entfernte Galaxien bei hoher Rotverschiebung, die sich in sehr viel früheren Entwicklungsphasen befinden. Jedoch lassen sich wegen der großen Entfernung in diesen jungen Galaxien keine Details auflösen und nur die hellsten Objekte detektieren. Zum anderen kann man nahe Galaxien (einschließlich unserer Milchstraße) erforschen, in denen sich sogar einzelne Sterne analysieren lassen. Sterne verschiedenen Alters dienen als Fossilien vergangener Epochen und erlauben es uns, unterschiedliche Stadien der Galaxienentwicklung verfolgen.
Dozent: Dr. Dr. Matthias Hanauske, Frankfurt Institute for Advanced Studies
Neutronensterne werden in gewaltigen Supernova-Explosionen geboren. Diese faszinierenden stellaren Objekte besitzen lediglich einen Durchmesser von 20 Kilometern, vereinen dort jedoch auf engstem Raum 500 000 Erdmassen. Einige der als Radiopulsare sichtbaren Neutronensterne drehen sich in einem Zweiersystem umeinander, wobei ihr Abstand sich, aufgrund einer Abstrahlung von Gravitationswellen, im Laufe der Zeit verringert. Kollidieren zwei Neutronensterne miteinander, wird eine enorme Energie in Form von Gravitationswellen und Gammastrahlen-Blitzen frei gesetzt.
Am 17. August 2017 wurde die Gravitationswelle GW170817 mittels hochempfindlicher Gravitationswellendetektoren nachgewiesen. Der Ursprung dieser sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Raumzeit-Welle liegt in einer Neutronenstern-Kollision, die sich in einer Entfernung von etwa 130 Millionen Lichtjahren ereignete.
Mittels Computersimulationen ist es möglich, das Verhalten der Materie bei einer solchen Kollision zu berechnen und die Bewegung der kollidierenden Sterne und das Verhalten der Materie nach dem Kollisionszeitpunkt zu visualisieren. Die Resultate dieser Berechnungen beschreiben die beobachtete Gravitationswelle GW170817 in beeindruckender Weise und erklären auch den 1,7 Sekunden nach der Kollision beobachteten Gammastrahlen-Blitz. Nach der Kollision der Sterne formte sich zunächst ein hypermassiver Neutronenstern, der kurze Zeit später zu einem schwarzen Loch kollabierte. Die unterschiedlichen Phasen einer Neutronenstern-Kollision und das Verhalten der Materie im hypermassiven Neutronenstern ähneln einem Sammelsurium einzelner Gesellschaftstänze.
