AEI-Forscher Holger Pletsch mit einer Million Euro gefördert

08. Mai 2014

Neue Emmy Noether-Gruppe für ausgezeichneten Wissenschaftler


Dr. Holger Johannes Pletsch
© Pletsch/AEI


Das außergewöhnliche Pulsarsystem PSR J1311-3430 mit dem ersten Millisekundenpulsar, der allein anhand seiner leuchtturmähnlichen Gammastrahlen-Emission (magenta) entdeckt wurde. Das Rekord-Pulsarsystem ist so klein, dass es vollständig in unserer Sonne Platz fände. Die schematische Darstellung zeigt die Sonne, die Umlaufbahn des Begleiters und dessen maximale Größe im korrekten Maßstab; der Pulsar dagegen wurde stark vergrößert.
© SDO/AIA (Sonne), AEI

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 Pulsaren
Pulsare 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 interdisziplinär
In 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 Astronomie
Auch 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.“