SFA II: Neutronensternverschmelzungen
Konzentrisches Wellenmuster mit zwei kleinen Punkten im Zentrum
Credit: Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (AEI)Neutronensterne packen mehr Masse als die Sonne in eine Kugel von nur etwa 25 Kilometern Durchmesser. Wenn zwei von ihnen kollidieren, erschüttern sie das Gefüge der Raumzeit – sie erzeugen Gravitationswellen – und leuchten im gesamten elektromagnetischen Spektrum auf, einschließlich gewaltiger Gammablitze. Solche Verschmelzungen zu simulieren erfordert die Lösung von Einsteins Gleichungen auf Supercomputern; doch selbst die größten Simulationen können die winzigen turbulenten Wirbel nicht auflösen, die Magnetfelder auf extreme Stärken verstärken – genau jene Felder, die vermutlich die Gammastrahl-Jets antreiben. Dieses Projekt trainiert Deep-Learning-Modelle, darunter physikinformierte neuronale Netze, auf hochaufgelösten Simulationen gezielt ausgewählter Teilregionen, um diese unauflösbare kleinskalige Physik in vollständigen Verschmelzungssimulationen abzubilden, und prüft die Vorhersagen an echten Beobachtungen. Es ist multiskalig – von winzigen turbulenten Wirbeln bis zu Jets astronomischer Ausdehnung – und interdisziplinär über Allgemeine Relativitätstheorie, Plasmaphysik, Machine-Learning-Theorie und beobachtende Multimessenger-Astronomie hinweg.