Burkhard Zink
Theoretische Astrophysik
Fachbereich Physik
Universtät Tübingen

Oleg Korobkin
Center for Computation and Technology
Louisiana State University

Erik Schnetter
Center for Computation and Technology
Louisiana State University

Nikolaos Stergioulas
Department of Physics, Section of Astrophysics, Astronomy and Mechanics
University of Thessaloniki

Rapidly rotating neutron stars can be unstable to the gravitational-wave-driven CFS mechanism if they have a neutral point in the spectrum of nonaxisymmetric f-modes. We investigate the frequencies of these modes in two sequences of uniformly rotating polytropes using nonlinear simulations in full general relativity, determine the approximate locations of the neutral points, and derive limits on the observable frequency band available to the instability in these sequences. We find that general relativity enhances the detectability of a CFS-unstable neutron star substantially, both by widening the instability window and enlarging the band into the optimal range for interferometric detectors like LIGO, VIRGO, and GEO-600.

• B. Zink, O. Korobkin, E. Schnetter, N. Stergioulas. Phys. Rev. D., in press.

Markus Flaig
Theoretische Astrophysik
Fachbereich Physik
Universitaet Tuebingen

Willy Kley
Theoretische Astrophysik
Fachbereich Physik
Universitaet Tuebingen

Patrick Ruoff
Theoretische Astrophysik
Fachbereich Physik
Universitaet Tuebingen

We study protoplanetary accretion discs that are turbulent due to the magnetorotational instability (MRI). The disc model consists of a rectangular box that is cut out of the disc. The disc gas is described by the equations of ideal magnetohydrodynamics (MHD). In order to achieve a self-consistent model, we include radiation transport. This allows us to track in detail the energy transport in protoplanetary discs: Energy from the Keplerian shear flow is converted into turbulent motions, these are then dissipated into heat at small scales, the heat is transported by radiative diffusion and finally radiated away into space. After a long journey, some of this radiation eventually reaches the earth and is detected by human observers. A long-term goal of our project is to derive constraints on disc models by matching the results from numerical protoplanetary disc models with actual observations. In order to achieve a truly self-consistent protoplanetary disc model, we have more recently started to include also chemistry into our model. Most of the simulations performed so far were done using the computational resources provided by the bwGRiD.

The picture shows a snapshot of the magnetic field strength from a high-resolution (64x128x512) MRI-turbulent radiative MHD simulation.

• M. Flaig, R. Kissmann and W. Kley, Linear Growth of the MRI – the Influence of Radiation Transport, MNRAS 394, 1887-1896 (2009)
• M. Flaig, W. Kley and R. Kissmann, Modeling Radiation Transport in MRI-turbulent Protoplanetary Discs, MNRAS, submitted

Ralf Aurich
Institut für Theoretische Physik
Universität Ulm

Sven Lustig
Institut für Theoretische Physik
Universität Ulm

Frank Steiner
Institut für Theoretische Physik
Universität Ulm

In diesem Projekt soll die globale Struktur (Topologie) des Universums untersucht werden, insbesondere, ob Raumformen für das Universum existieren, die mit den großskaligen Beobachtungsdaten vereinbar sind oder diese sogar besser beschreiben als das gegenwärtige Standardmodel der Kosmologie, welches auf einer einfach zusammenhängenden flachen Raumform beruht. Die schärfsten Einschränkungen werden durch die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB) geliefert, da in dieser die besten größtskaligen Eigenschaften des Kosmos verschlüsselt sind, die uns zur Verfügung stehen. Diese Strahlung wird sowohl vom NASA Satelliten WMAP als auch vom ESA Satelliten Planck vermessen. Die kosmische Hintergrundstrahlung wird in diesem Projekt für nicht-triviale Topologien simuliert und mit den Beobachtungen verglichen.

• R. Aurich "A spatial correlation analysis for a toroidal universe" Class. Quantum Grav. 25 (2008) 225017
• R. Aurich, S. Lustig and F. Steiner "Hot pixel contamination in the CMB correlation function" arXiv:0903.3133 [astro-ph.CO]. Class. Quantum Grav. 27 (2010) 095009

Christoph Schimeczek
Universität Stuttgart

Die Identifizierung von Absorptionslinien in der thermischen Strahlung von Neutronensternen kann einen wichtigen Beitrag zur genauen Bestimmung von Radius, Masse und Magnetfeldstärke eines Neutronensterns liefern. Sind diese Informationen wiederum bekannt, kann eventuell auf den inneren Aufbau eines solchen Sterns geschlossen werden. Durch die Satelliten XMM-Newton und Chandra stehen seit Anfang des neuen Jahrtausends detaillierte Röntgenspektren diverser Neutronensterne zur Verfügung. In diesen erkennt man deutliche Absorptionsfeatures, die durch die Atmosphäre der Neutronensterne verursacht werden. Durch die Berechnung atomarer Daten für Atome und Ionen bis hin zu Eisen in Magnetfeldern wie sie nur auf Neutronensternen vorkommen, kann ein wesentlicher Beitrag zur Identifizierung dieser Absorptionsspektren geleistet werden.

Bertram Bitsch
Theoretische Astrophysik
Fachbereich Physik
Universtät Tübingen

Willy Kley
Theoretische Astrophysik
Fachbereich Physik
Universtät Tübingen

The migration of growing protoplanets depends on the thermodynamics of the ambient disc. Standard modelling, using locally isothermal discs, indicate an inward (type-I) migration in the low-mass planet regime. Taking non-isothermal effects (e.g. radiation) into account, recent studies have shown that the direction of the type-I migration can change from inward to outward. This effect is based upon the change of density near the planet due to the change in temperature. This torque reversal is important in the evolution of planets in a solar system. In the picture we display the surface density of a low mass planet in a fully radiative disc.

The extensive simulations and parameter studies to prove this thesis were computed in the bwGRiD.

• W. Kley, B. Bitsch, and H. Klahr, Planet migration in three-dimensional radiative discs, A&A 506, 971-987 (2009)
• B. Bitsch and W. Kley, in preperation