Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik

Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik

Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) hat sich seit seiner Gründung im Jahr 1995 als international führendes Forschungszentrum etabliert. Hier wird das gesamte Spektrum der Gravitationsphysik erforscht – von den riesigen Dimensionen des Kosmos bis hin zu den unvorstellbar winzigen Abmessungen der Strings. Die Vereinigung aller dieser wichtigen Forschungszweige unter einem Dach ist weltweit einzigartig. Am Institut werden die mathematischen Fundamente von Einsteins Beschreibung der Raumzeit und Gravitation untersucht und weiterentwickelt. Auch nach einer Theorie, die Quantenfeldtheorie und Allgemeine Relativitätstheorie vereint, wird gesucht. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen erforschen darüber hinaus Gravitationswellen, Neutronensterne, schwarze Löcher, das Zweikörperproblem der Allgemeinen Relativitätstheorie und analytische und numerische Lösungen von Einsteins Gleichungen. Damit tragen sie zur Entwicklung einer völlig neuen Astronomie bei, die mit dem ersten Nachweis von Gravitationswellen auf der Erde am 14. September 2015 begonnen hat.
Forschungsschwerpunkte am Teilinstitut in Hannover sind die Analyse von Gravitationswellendaten aus dem internationalen Netzwerk sowie die Entwicklung und der Bau von Gravitationswellen-Detektoren.

Kontakt

Am Mühlenberg 1
14476 Potsdam-Golm
Telefon: +49 331 567-70
Fax: +49 331 567-7298

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat mehrere International Max Planck Research Schools (IMPRS):
IMPRS on Gravitational Wave Astronomy
IMPRS for Mathematical and Physical Aspects of Gravitation, Cosmology and Quantum Field Theory

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie mehr
Abteilung Quantengravitation und vereinheitlichte Theorien mehr
Abteilung Astrophysikalische Relativitätstheorie mehr
Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronensternen gemessen
Das kosmische Ereignis wurde außerdem im sichtbaren Licht beobachtet und liefert zudem eine Erklärung für die Gammablitze mehr
Nobelpreis für Physik geht an Gravitationswellenforscher
Glückwünsche vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover und Potsdam und der Leibniz Universität Hannover mehr
„Demokratie braucht den konstruktiven Dialog“
Doktorand Claudio Paganini über die Vorbereitungen für den March for Science am 22. April in Berlin mehr
Gravitationswellen aus dem Heimcomputer
Das Projekt Einstein@Home ermöglicht es jedermann, am eigenen PC, Laptop oder Smartphone nach Gravitationswellen zu suchen und damit selbst zum Entdecker zu werden. mehr
Fallen in der Raumzeit
Schwarze Löcher gehören zum festen Inventar der Science-Fiction-Literatur. Tatsächlich gibt es im Universum kaum einen extremeren Ort. Diese Massemonster verschlucken alles, was ihnen zu nahe kommt: Licht ebenso wie Gas, Staub und sogar ganze Sterne. Das klingt recht einfach. Doch die Natur von schwarzen Löchern ist vertrackt. mehr
<p class="Standard1">Gravitationswellen, die Zweite</p>
Forscher beobachten ein Signal von zwei schwarzen Löchern mit 14 und 8 Sonnenmassen mehr
<p>LISA Pathfinder übertrifft alle Erwartungen</p>
Europäische Satellitenmission demonstriert erfolgreich Technologien für ein Gravitationswellen-Observatorium im All mehr
<p>Gravitationswellen 100 Jahre nach Einsteins Vorhersage entdeckt</p>
LIGO öffnet mit der Beobachtung kollidierender schwarzer Löcher ein neues Fenster zum Universum / Entscheidende Beiträge von Forschern der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibniz Universität Hannover mehr
<p>Deutschland geht ein Licht auf</p>

Deutschland geht ein Licht auf

Meldung 29. Mai 2015
Aktionswebseite der Max-Planck-Gesellschaft zeigt die vielen Facetten des Lichts in der Forschung mehr
Der Kosmos bebt
Wie Max-Planck-Forscher in der Nähe von Hannover nach Gravitationswellen lauschen mehr
Digital unterwegs

Digital unterwegs

Meldung 2. Mai 2014
Vom 6. Mai bis zum 28. September warten im Frachtraum der MS Wissenschaft mehr als 30 neue Mitmach-Exponate auf alle, die Wissenschaft auf unterhaltsame und spielerische Weise erleben wollen. Das diesjährige Thema: die digitale Gesellschaft. mehr
Die Online-Zeitschriftenreihe Living Reviews gilt in den Fachcommunities als erste Informationsinstanz mehr
In Quantenschritten zum Urknall

In Quantenschritten zum Urknall

Meldung 2. September 2013
Ein neuer Ansatz zur Vereinigung von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenphysik mehr
Was steckt hinter Einsteins Turbulenzen?
Numerische Berechnungen von Wissenschaftlern des AEI geben erstmals Einblicke in die relativistischen Eigenschaften dieser mysteriösen Prozesse mehr
Schwarze Witwe bittet zum Tanz im Gammalicht

Mit einer neuen Analysemethode entdecken Max-Planck-Forscher einen Millisekundenpulsar, der alle Rekorde bricht

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Es ist die Frage aller wissenschaftlichen Fragen: Wie ist das Universum entstanden? Jean-Luc Lehners vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam-Golm geht sie mit modernsten mathematischen Werkzeugen an und untersucht dabei auch die Möglichkeit, dass es ein Vorläuferuniversum gab.
Das Projekt Einstein@Home ermöglicht es jedermann, am eigenen PC, Laptop oder Smartphone nach Gravitationswellen zu suchen und damit selbst zum Entdecker zu werden. Bruce Allen, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover, hat dieses Citizen-Science-Projekt begründet. Mittlerweile spürt die Software in den Big Data außerdem Pulsare auf. An dieser Fahndung sind auch Forscher des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn beteiligt.
Schwarze Löcher gehören zum festen Inventar der Science-Fiction-Literatur. Tatsächlich gibt es im Universum kaum einen extremeren Ort. Diese Massemonster verschlucken alles, was ihnen zu nahe kommt: Licht ebenso wie Gas, Staub und sogar ganze Sterne. Das klingt recht einfach. Doch die Natur von schwarzen Löchern ist vertrackt. Maria Rodriguez, Minerva-Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Golm, will das eine oder andere Rätsel der kosmischen Exoten lösen.
Gravitationswellen gehören zu den spektakulären Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie von 1915. Aber erst ein halbes Jahrhundert später versuchte der Physiker Joseph Weber sie aufzuspüren. Anfang der 1970er-Jahre stiegen auch Max-Planck-Wissenschaftler in dieses Forschungsfeld ein und entwickelten Detektoren der zweiten Generation. Dank der Vorarbeiten dieser Pioniere blieben die Wellen in der Raumzeit keine Hirngespinste: Im September 2015 gingen sie endlich in die Falle.

Albert Einstein hatte recht: Gravitationswellen existieren wirklich. Am 14. September 2015 gingen sie ins Netz. Das wiederum hätte Einstein verblüfft, glaubte er doch, sie seien zu schwach, um jemals gemessen zu werden. Umso größer war die Freude der Forscher – insbesondere jener am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, das an der Entdeckung maßgeblich beteiligt war.

Die Eigenschaften eines Teilchens können diejenigen eines anderen bestimmen, obwohl beide kilometerweit voneinander entfernt sind und keine Information austauschen. Was wie ein Spuk erscheint, nennen Physiker Verschränkung und haben es bei kleinen Teilchen schon beobachtet. Nun will Roman Schnabel, Professor an der Leibniz Universität Hannover und am dortigen Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), zwei schwere Spiegel verschränken.
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Quantengravitation und Vereinheitlichung

2017 Nicolai, Hermann
Astronomie Astrophysik Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik
Die Allgemeine Relativitätstheorie und das Standardmodell der Teilchenphysik beschreiben physikalische Phänomene über gewaltige Abstände hinweg richtig und sind dennoch unvollständig. Um zu verstehen, was im Inneren eines Schwarzen Loches oder beim Urknall „passiert“, wird nach einer neuen vereinheitlichten Theorie gesucht, die das Standardmodell und die Gravitationstheorie als Grenzfälle enthält, deren mathematische Widersprüche aber überwindet. Möglicherweise können Symmetriebetrachtungen hier weiterhelfen. mehr

Stabil oder nicht stabil? Eine Raumzeit auf dem Prüfstand

2016 Maliborski, Maciej; Schell, Christian
Astronomie Astrophysik Quantenphysik Teilchenphysik
Die Stabilität von Lösungen der Einstein'schen Feldgleichungen ist essentiell für ihre physikalische Interpretation. Ihre Untersuchung ist allerdings eine mathematische Herausforderung. Eine in der theoretischen Physik vielverwendete Lösung ist der Anti-de-Sitter-Raum (AdS); Erkenntnisse zu seiner Stabilität wurden jedoch erst jüngst erzielt. Dieser Überblicksartikel fasst den aktuellen Stand der Forschung bezüglich dieser Frage zusammen, insbesondere zur Koexistenz von stabilen und instabilen Bereichen. mehr

Kurze Gamma-Blitze und die stärksten Magnetfelder im Universum

2015 Siegel, Daniel
Astronomie Astrophysik
Kurze Gamma-Blitze sind hochenergetische Blitze aus Gammastrahlung mit einer Dauer von weniger als zwei Sekunden. Sie werden vermutlich durch die Kollision zweier Neutronensterne in einem Doppelsternsystem erzeugt und zählen zu den dramatischsten Ereignissen, die wir im Universum beobachten können. Auch nach jahrzehntelanger Forschung bleiben die genauen Umstände der Erzeugung einer solchen Explosion rätselhaft. Aktuelle numerische Simulationen auf Supercomputern können jedoch entscheidend zur Lösung dieses Rätsels beitragen. mehr

Der 10+16 dimensionale Superraum als Baukasten für Streuamplituden

2015 Schlotterer, Oliver
Mathematik Quantenphysik Teilchenphysik
Streuamplituden beschreiben die Wechselwirkungen von Elementarteilchen und bilden die Grundlage für die Vorhersage von Messergebnissen. Sie weisen deutlich reichhaltigere mathematische Strukturen und Symmetrien auf als ihre konventionelle Berechnungsvorschrift durch Feynman-Diagramme erwarten lässt. Im Folgenden wird ein Formalismus mit zusätzlichen Symmetrien und Raumdimensionen vorgestellt, der die versteckte Eleganz von Streuamplituden manifestiert und einen intuitiven Zugang zu ihnen erlaubt. mehr

Raumzeiten bis ins Unendliche rechnen

2014 Rinne, Oliver
Astronomie Astrophysik Mathematik

Bei der numerischen Lösung der Einstein-Gleichungen stellt sich das Problem, wie man eine unendliche, asymptotisch flache Raumzeit mit endlichen Rechenkapazitäten behandelt. Hier wird eine Zerlegung der Raumzeit in hyperboloidale Flächen untersucht, die bis ins lichtartige Unendliche reichen. Nach der Kompaktifizierung treten in den Einstein-Gleichungen formal singuläre Terme auf, die dennoch explizit ausgewertet werden können. Mit dieser Methode konnten stabile numerische Zeitentwicklungen von Raumzeiten mit schwarzen Löchern und Gravitationswellen bzw. Materiefeldern erzielt werden.

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Angeln nach Gravitationswellen

2013 Babak, Stanislav; Jasiulek, Michael; Schutz, Bernard F.
Astronomie Astrophysik
Erdgebundene Gravitationswellendetektoren, der Weltraumdetektor eLISA und Pulsar Timing Arrays decken einen großen Frequenzbereich ab und können daher eine Vielzahl verschiedener Quellen untersuchen. Durch die Verbesserung der Instrumente und dadurch, dass die Datenanalysemethoden noch stabiler und ausgereifter werden, werden Beobachtungen immer wahrscheinlicher. Daher erwarten wir den ersten Nachweis von Gravitationswellen in den nächsten zehn Jahren, und möglicherweise schon nach der Hälfte dieser Zeit. mehr

Inflation und Zyklen im Multiversum

2012 Lehners, Jean-Luc
Astronomie Astrophysik Mathematik
Es gibt derzeit zwei Theorien, die sowohl die Homogenität des Universums wie auch die Temperaturschwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung (im groben) erklären können: die Inflationstheorie und das zyklische Universum. Die detaillierten Vorhersagen beider Modelle sind jedoch unterschiedlich, so dass bessere Daten in nächster Zukunft zwischen beiden Modellen unterscheiden werden können. Laut String-Theorie koexistieren beide Arten von Universen, was die Frage aufwirft, ob man rein theoretisch schon vorhersagen kann in welchem Universum wir uns befinden müssten. mehr

Wie stabil sind Schwarze Löcher?

2011 Andersson, Lars
Astrophysik
Mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie kann man gravitierende Systeme wie etwa Sterne und Schwarze Löcher beschreiben. Für einige einfache Systeme (ein ruhendes Schwarzes Loch oder ein rotierendes Schwarzes Loch) existieren exakte und explizite Lösungen der Einsteinschen Gleichungen. Es ist von großem Interesse, zu untersuchen, ob diese Lösungen dynamisch stabil sind, d. h. ob kleine Veränderungen der Anfangsbedingungen zu Lösungen mit ähnlichen Eigenschaften führen. Denn nur dann sind diese exakten und expliziten Lösungen auch physikalisch relevant. mehr

Das Universum durch Gravitationswellen hören

2010 Amaro Seoane, Pau
Astrophysik
Wir wissen heute, dass im Zentrum unserer Milchstraße ein massives Schwarzes Loch (MSL) mit einer Masse von etwa vier Millionen Sonnenmassen sitzt. Während wir ein immer genaueres Bild über Entstehung und Wachstum von supermassiven Schwarzen Löchern bekommen, bleiben MSL mit kleineren Massen – wie jenes in unserem galaktischen Zentrum – ein kaum untersuchtes Rätsel. Der Schlüssel zum Verständnis dieser Schwarzen Löcher und die Antwort auf die Frage, wie manche von ihnen um mehrere Größenordnungen an Masse gewinnen können, liegt in der Dynamik der Sterne in ihrer galaktischen Nachbarschaft. mehr

Geometrie des expandierenden Universums

2010 Schuller, Frederic P.
Definitive Erkenntnis ist bisweilen auch aus lückenhafter Information zu ziehen. Unter Einsatz eines bemerkenswerten Zusammenspiels verschiedener Gebiete moderner Mathematik ist es überraschenderweise möglich, die Klasse aller klassischen Raumzeitgeometrien zu untersuchen, auf deren Hintergrund eine konsistente Bewegung uns bekannter Materie stattfinden kann. Solche verallgemeinerten Geometrien treten in Theorien der Quantengravitation auf und werfen ein geometrisches Licht auf die spektakuläre experimentelle Beobachtung einer beschleunigten Expansion unseres Universums. mehr
In diesem Artikel werden Modelle von rotierenden Körpern betrachtet, die aus Flüssigkeitsmaterie bestehen und deren innere Struktur wesentlich durch das eigene Gravitationsfeld bestimmt wird. Insbesondere sind diese Modelle durch ein Gleichgewicht zwischen den anziehenden Gravitations-, den abstoßenden Druck- sowie den Zentrifugalkräften gekennzeichnet, wodurch der Körper eine sogenannte Gleichgewichtsfigur annimmt. Es werden die prinzipiellen physikalischen und mathematischen Aspekte dargestellt und anhand einer Reihe von Beispielen die Komplexität dieses Gebietes demonstriert. mehr

Wie viele Dimensionen hat die Welt?

2008 Theisen, Stefan; Pössel, Markus
Astrophysik
Die Stringtheorie spielt eine zentrale Rolle bei der Suche nach einer konsistenten Quantentheorie der Gravitation. Die Theorie zwingt uns, vertraute Vorstellungen von Raum und Zeit zu überdenken. Dies wird im folgenden Artikel anhand von Beispielen erläutert. mehr
Eine neue Generation von Gravitationswellenobservatorien verspricht erstmals, die direkte Messung von Gravitationswellen zu ermöglichen. Die LIGO- Detektoren (Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory) haben während der letzten zwei Jahre Daten mit bislang unerreichter Empfindlichkeit aufgenommen. Bereits die vorläufigen Ergebnisse der Analyse dieser Daten liefern neue Informationen über astrophysikalische Phänomene. mehr
Dieser Artikel beschreibt neuere Entwicklungen in der Kosmologie, die mit einer bestimmten Kurve (hier Ikone genannt) zusammenhängen. Diese Kurve geht aus den Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung hervor. Dabei wird erklärt, wie man mithilfe der Mathematik, insbesondere mittels Analysis und Geometrie, versucht, ein besseres theoretisches Verständnis dieser Kurve und anderer naturwissenschaftlicher Phänomene zu erreichen. mehr

Vom Tod eines Sterns zur Geburt eines Schwarzen Lochs: numerische Lösungen für Einsteins Gleichungen

2006 Rezzolla, Luciano; Baiotti, Luca; Ott, Christian David; Pollney, Denis
Astrophysik
Die Arbeitsgruppe für numerische Relativitätstheorie am Albert-Einstein-Institut hat kürzlich eine Reihe wichtiger wissenschaftlicher Beiträge zur Lösung der Einsteingleichungen in Situationen, in denen kein analytisches Verfahren in Frage kommt, geleistet. Dazu zählt das Lebensende von massiven Sternen, die Geburt eines Schwarzen Lochs und das Schicksal von Doppelsystemen Schwarzer Löcher. mehr

Neue Symmetriestrukturen in der Stringtheorie

2006 Kleinschmidt, Axel
Astrophysik
Wir stellen einen am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) entwickelten neuen Zugang zur Definition einer vereinheitlichten Theorie der vier bekannten Fundamentalkräfte vor. Dieser Vorschlag basiert auf der Analyse von Symmetrien in der Stringtheorie. mehr
Dieser Artikel gibt eine heuristische Einführung in die mathematische Grundlagenforschung in Differentialgeometrie, diejenige mathematische Disziplin, in deren Sprache die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins formuliert ist. Dazu werden die neuesten Forschungsergebnisse aus einem jungen Teilgebiet, dem der geometrischen Evolutionsgleichungen, am Beispiel des Yamabe-Flusses beschrieben. mehr
Zwischen der Grundsteinlegung von GEO600 1995 und der vorläufigen Fertigstellung 2003 liegen einige Jahre der aufregenden Entwicklung eines neuartigen Instrumentes zur Erkundung des Weltraums. Mit den aufgenommenen Daten des ersten wissenschaftlichen Testlaufs (S1) ist es nun erstmals möglich, obere Grenzwerte der Gravitationswellenstärke von rotierenden Neutronensternen anzugeben. mehr

Integrable Superspinketten und Rotierende Superstrings

2004 Staudacher, Matthias
Quantenphysik Teilchenphysik
Wir erklären einen neuartigen, am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) entwickelten Zugang für das Studium vier-dimensionaler Quantenfeldtheorien mittels langreichweitiger, integrabler Superspinketten. Dieser führt zu tiefen Einsichten in die Natur der Superstringtheorie. mehr
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