ERC Starting Grant für Dr. Vivek Venkatraman Krishnan

Die Entdeckung besonders außergewöhnlicher Neutronensternsysteme wird zu einem besseren Verständnis von Schwerkraft und ultradichter Materie beitragen

22. November 2022

Dr. Vivek Venkatraman Krishnan, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, erhält durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Förderprogramms „Horizon Europe“ einen Starting Grant in Höhe von rund 2,5 Millionen Euro. Unterstützt durch diese Förderung wird er gemeinsam mit seinem Team in den nächsten fünf Jahren an seinem ERC-Projekt zum Verständnis der Schwerkraft mit Hilfe einer umfassenden Suche nach schnell drehenden Pulsaren und kompakten Doppelsternen (COMPACT: „Understanding gravity using a comprehensive search for fast-spinning pulsars and compact binaries") arbeiten.

Abb. 1: Aufnahme des Kugelsternhaufens NGC 6441 mit dem Hubble-Weltraumteleskop, überlagert mit möglichen Zielquellen, die COMPACT entdecken soll. Dazu gehören extrem schnell drehende Pulsare und Pulsare, die sich in kurzperiodischen binären Umlaufbahnen um andere kompakte Objekte wie weiße Zwerge, Neutronensterne oder schwarze Löcher bewegen. — **Abb. 1:** Aufnahme des Kugelsternhaufens NGC 6441 mit dem Hubble-Weltraumteleskop, überlagert mit möglichen Zielquellen, die COMPACT entdecken soll. Dazu gehören extrem schnell drehende Pulsare und Pulsare, die sich in kurzperiodischen binären Umlaufbahnen um andere kompakte Objekte wie weiße Zwerge, Neutronensterne oder schwarze Löcher bewegen.

© ESA/Hubble & NASA, G. Piotto (Hintergrundbild); Vivek Venkataraman Krishnan (Overlay)

**Abb. 1:** Aufnahme des Kugelsternhaufens NGC 6441 mit dem Hubble-Weltraumteleskop, überlagert mit möglichen Zielquellen, die COMPACT entdecken soll. Dazu gehören extrem schnell drehende Pulsare und Pulsare, die sich in kurzperiodischen binären Umlaufbahnen um andere kompakte Objekte wie weiße Zwerge, Neutronensterne oder schwarze Löcher bewegen.

© ESA/Hubble & NASA, G. Piotto (Hintergrundbild); Vivek Venkataraman Krishnan (Overlay)

„Mit COMPACT werden wir ein auf unsere Bedürfnisse angepasstes Suchsystem für Pulsare entwickeln und es einsetzen, um eine Reihe von besonders außergewöhnlichen Pulsare in Kugelsternhaufen zu finden“, sagt Dr. Venkatraman Krishnan. „Diese Entdeckungen werden erhebliche Auswirkungen auf unterschiedliche Fachgebiete der Physik und der Astrophysik haben", fügt er hinzu. COMPACT wird zwei große Radioteleskope nutzen: Das Effelsberg-Teleskop in Deutschland und das MeerKAT-Teleskop in Südafrika. Beide gehören zu den empfindlichsten Instrumenten der Welt und sind überaus erfolgsversprechend für das Forschungsprojekt COMPACT.

Pulsare - rotierende Neutronensterne, die entlang ihrer magnetischen Pole stark gebündelte Radiostrahlung aussenden - gehören zu den dichtesten Objekten im Universum. Das Gewicht eines Teelöffels Neutronensternmaterie ist vergleichbar mit dem Gewicht des Mount Everest. Solch hohe Dichten können in Laboren auf der Erde nicht erzeugt werden. Astronomische Beobachtungen bieten somit die einzige Möglichkeit, ultradichte Materie zu untersuchen. Befinden sich Pulsare mit einem zweiten Stern in einem Doppelsternsystemen, zeigen sie relativistische Bahneffekte, die gemessen und mit den Vorhersagen von Gravitationstheorien wie der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins verglichen werden können. Solche Tests bieten die seltene Möglichkeit zu verstehen, ob, wann und wo die Natur von Einsteins Vorhersagen abweicht. COMPACT zielt darauf ab, Quellen zu entdecken, die dieses Vorhaben bestmöglich unterstützen. Hierbei werden neuartige Signalverarbeitungsalgorithmen eingesetzt, um Pulsare in binären Systemen mit sehr kurzer Umlaufzeit sowie extrem schnell rotierende Pulsare (in der Größenordnung von einer Millisekunde oder weniger) aufzuspüren. Solche im Rahmen von COMPACT gemachten Entdeckungen stellen natürliche Emitter von Gravitationswellen dar. Ein erheblicher Teil davon würde zwangsläufig von aktuellen oder zukünftigen Gravitationswellendetektoren entdeckt werden, wodurch entscheidende Multi-Messenger-Untersuchungen für solche Entdeckungen möglich würden.

Mit COMPACT wird eine gezielte Durchmusterung zur Pulsarsuche durchgeführt. Die Forschungsgruppe wird nach Pulsaren in Kugelsternhaufen – also in dichten, alten Sternhaufen – suchen, da hierbei die Chance, die gewünschten Objekte zu finden, sehr hoch ist. „COMPACT ist ein ambitioniertes Projekt, das genau zum richtigen Zeitpunkt realisiert wird“, sagt Prof. Michael Kramer, einer der Direktoren des MPIfR und Leiter der Gruppe Radioastronomische Fundamentalphysik, in der COMPACT angesiedelt sein wird. „Das Projekt wird nicht nur entscheidende Erkenntnisse zum besseren Verständnis der Schwerkraft liefern, sondern auch Techniken entwickeln, die für die Radioteleskope der nächsten Generation wie das Square Kilometre Array sehr nützlich sein werden“, ergänzt er. “I am grateful to the ERC for the funding and I cannot wait to start working on COMPACT!” concludes Dr. Venkatraman Krishnan.

-----------------------------------------------------------------

Abb. 2: Dr. Vivek Venkataraman Krishnan — **Abb. 2:** *Dr. Vivek Venkataraman Krishnan*

© Vivek Venkataraman Krishnan/MPIfR

**Abb. 2:** *Dr. Vivek Venkataraman Krishnan*

© Vivek Venkataraman Krishnan/MPIfR

Hintergrundinformation

Insgesamt haben in diesem Jahr 408 talentierte Nachwuchsforschende einen ERC Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) erhalten. Im Rahmen des neuen EU-Programms „Horizon Europe“ werden 636 Millionen Euro in exzellente Projekte investiert, die über einen Zeitraum von bis zu fünf Jahren mit Starthilfen von bis zu 1,5 Millionen Euro gefördert werden (zuzüglich einer Million Euro für Anlauf- und Infrastrukturkosten). Die Förderung ermöglicht es Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen in der Anfangsphase ihrer wissenschaftlichen Karriere, unabhängig zu arbeiten, eigene Forschungsgruppen zu bilden und ihre Ideen zu verfolgen.