Der Astrophysiker Holger Pletsch, Leiter einer unabhängigen Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) und am Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover, entwickelt effiziente Methoden zur Entdeckung unbekannter Gravitationswellen- und Gammapulsare. Seit April 2014 wird seine hervorragende Arbeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Emmy Noether-Programms mit einer Gesamtsumme von rund einer Million Euro für eine Dauer von fünf Jahren gefördert.

Grundlagenforschung mit PulsarenPulsare sind schnell rotierende Neutronensterne und spielen eine Schlüsselrolle beim Verständnis zahlreicher Kernfragen der Grundlagen- und Astrophysik. „Seit der Entdeckung der ersten Pulsare in den 1960er Jahren sind fast alle weiteren Pulsare im Bereich der Radiowellen entdeckt worden“, erklärt Holger Pletsch. „Doch seit 2008 hat das NASA-Weltraumobservatorium Fermi ein neues Fenster zum Universum im Gammastrahlenbereich aufgestoßen, das uns einzigartige Chancen bei der Suche nach Pulsaren und besonders zu ihrem tieferen Verständnis bietet.“

Mehrere hundert bereits von Fermi katalogisierter Gammastrahlenquellen sind noch unidentifiziert und viele von ihnen sind mutmaßlich Pulsare. Doch diese verborgenen astronomischen Schätze eindeutig zu identifizieren ist enorm rechenaufwändig – und Pletschs Fachgebiet, auf dem er bereits mehrere wichtige Durchbrüche erzielte.

Innovativ und interdisziplinärIn den vergangenen Jahren war Pletsch federführend an der Entwicklung neuer Suchmethoden mit nie dagewesener Empfindlichkeit beteiligt. Dazu kombinierte er interdisziplinär Verfahren der Gravitationswellen-, Gamma- und Radio-Astronomie. Die neuen Analyseverfahren sind höchst effizient und besonders empfindlich und vereinfachen so die extrem rechenaufwändigen Suchen nach Gammapulsaren. In einigen Fällen schaffen erst diese neue Methoden die Voraussetzungen, Pulsare aufzuspüren, welche zuvor vollkommen unzugänglich und verborgen blieben.

Mit Hilfe des verteilten Rechenprojekts Einstein@Home und dem Rechnercluster Atlas am AEI entdeckte Pletschs Team bereits insgesamt 15 neue Gammapulsare – rund die Hälfte der bekannten Population. Darunter ist auch der Pulsar, der den derzeitigen Rekord für die engste Umlaufbahn mit seinem Begleiter hält.

„Die flexible Förderung im Emmy Noether-Programm der DFG ermöglicht uns nun, diesen erfolgreichen Ansatz konsequent auszubauen“, so Pletsch. „Wir werden unsere Analysemethoden weiter verfeinern und erweitern, wodurch sich die besonders spannende Aussicht eröffnet, völlig neuartige Pulsar-Systeme zu finden.“ Dabei kooperiert Pletschs Team mit Partnern in Deutschland, Frankreich, Polen und den USA. Bei der aufwändigen Datenanalyse kommt auch Einstein@Home zum Einsatz, bei dem Freiwillige aus aller Welt ungenutzte Rechenzeit ihrer Heim- und Bürocomputer zur Verfügung stellen. Mehr als 360.000 Teilnehmer bringen die Rechenkraft von Einstein@Home auf Augenhöhe mit den weltweit größten Supercomputern.

Eine neue Ära der AstronomieAuch bei der Suche nach Gravitationswellen lassen sich diese Verfahren einsetzen. Gravitationswellen sind Kräuselungen der Raumzeit – eine Vorhersage aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, die bislang nur indirekt nachgewiesen wurden. Ein internationales Netzwerk spezieller Detektoren wird nach einer Umbauphase in den nächsten Jahren empfindlicher als je zuvor Daten aufnehmen und soll mit den ersten direkten Messungen die Ära der Gravitationswellenastronomie einläuten.

Mit den Analysemethoden von Pletschs Team lassen sich die schwachen Gravitationswellensignale schnell rotierender Neutronensterne, sogenannte „Gravitationswellenpulsare“, aus den langen Datenströmen filtern. „So vervielfachen wir unsere wissenschaftlichen Erträge. Damit sind wir bestens aufgestellt, in dieser bevorstehenden spannenden Zeit entscheidende Beiträge zur Gravitationswellenastronomie zu leisten.“

Hintergrundinformationen:

International ausgezeichneter ForscherNach dem Studium der Physik an der TU Kaiserslautern und der University of Wisconsin- Milwaukee verfasste Holger Pletsch seine Doktorarbeit am AEI und wurde dafür von der Leibniz Universität Hannover im Jahr 2009 mit summa cum laude promoviert. Seine Dissertation wurde mit zwei Wissenschaftspreisen ausgezeichnet: Als jüngster Doktorand mit hervorragender Promotion erhielt Holger Pletsch den Dieter-Rampacher-Preis 2009 der Max-Planck-Gesellschaft. Im selben Jahr verlieh das Gravitational Wave International Committee (GWIC) ihm den internationalen GWIC-Thesis Prize für die beste Dissertation auf dem Gebiet der Gravitationswellenastronomie. Im Jahr 2013 erhielt er den renommierten Heinz Maier-Leibnitz-Preis der DFG und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).Neutronensterne als Instrumente der GrundlagenphysikNeutronensterne ermöglichen Astronomen die Untersuchung grundlegender physikalischer Phänomene unter Extrembedingungen. Aufgrund der enormen Schwerkraft eignen sich diese Objekte als ideale Testumgebungen für Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Ihre hohe Dichte erlaubt es Forschern, Materie unter auf der Erde nicht erreichbaren Bedingungen zu untersuchen. Als Überreste explodierter Sterne beleuchten sie deren teils ungewöhnliche „Lebenswege“ und vertiefen unser Verständnis der Sternentwicklung. Neutronensterne gelten außerdem als vielversprechende Quellen von Gravitationswellen, deren direkte Messung eine neue Ära der Astronomie einläuten wird.

Emmy Noether-ProgrammDas Emmy Noether-Programm der DFG soll herausragenden Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit geben, sich durch die eigenverantwortliche Leitung einer Nachwuchsgruppe verbunden mit qualifikationsspezifischen Lehraufgaben zügig für eine wissenschaftliche Leitungsaufgabe, insbesondere als Hochschullehrer zu qualifizieren. Voraussetzungen sind ein exzellentes Forschungsprojekt, zügig abgeschlossene wissenschaftliche Ausbildung und substantielle Forschungserfahrung in internationalen Kollaborationen zusammen mit anspruchsvollen Veröffentlichungen in international hochrangigen Fachzeitschriften.

Homepage von Holger Pletschs Emmy Noether-Gruppe: www.aei.mpg.de/pulsare

Einstein@Home-Homepage: http://einstein.phys.uwm.edu/

Emmy Noether-Programm bei der DFG: www.dfg.de/foerderung/programme/einzelfoerderung/emmy_noether/index.html

Pressekontakte:

Dr. Benjamin KnispelAlbert-Einstein-Institut Hannover+49-511-762-19104benjamin.knispelaei.mpg.de

Mechtild Freiin v. MünchhausenPressesprecherin der Leibniz Universität Hannover+49-511-762-5355vonmuenchhausenzuv.uni-hannover.de

Meldung vom 08.05.2014