Physik-Student als einer der BESTEN der NASA ausgezeichnet

04.08.2023 Von Brooke Coupal

Nicholas Sorabella '21 hilft anderen, die Geheimnisse des Universums zu entschlüsseln.

Der Physik-Ph.D. Der Student entwickelt ein leicht zugängliches Werkzeug, das zur Entdeckung von Schwarzen Löchern, Neutronensternen und Weißen Zwergen führen könnte. Sorabellas Forschung erregte die Aufmerksamkeit der NASA, die ihm kürzlich im Rahmen ihres FINESST-Programms (Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology) ein Stipendium im Wert von mehr als 47.000 US-Dollar gewährte.

„Eine der Hauptaufgaben der NASA ist das Verständnis des Universums“, sagt Antonino Cucchiara, der leitende Programmwissenschaftler der Astrophysik-Abteilung von FINESST. „Nicholas‘ Arbeit wird nicht nur für unseren wissenschaftlichen Fortschritt von monumentaler Bedeutung sein, sondern auch, weil sie ein leistungsstarkes Werkzeug darstellt, das neue Entdeckungen nach Ablauf des Zuschusses ermöglichen wird.“

Laut Cucchiara nahm das äußerst wettbewerbsfähige Stipendienprogramm in diesem Jahr 10 % der Bewerber in der Abteilung für Astrophysik an.

„Durch das Stipendium kann ich mich im letzten Jahr meiner Doktorarbeit ganz auf meine Forschung konzentrieren.“ Student“, sagt Sorabella. „Und es ist eine Ehre, das NASA-Logo dahinter zu haben.“

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Nachdem Sorabella in das Physik-Graduiertenprogramm der UMass Lowell aufgenommen wurde, wurde Assoc. Prof. Silas Laycock lud ihn auf den Campus ein, um über Astronomie zu sprechen. Laycock erzählte Sorabella von einem rätselhaften Doppelsternsystem namens IC 10 X-1, das aus einem Schwarzen Loch und einem massereichen Stern besteht. Wissenschaftler waren ratlos, als sie versuchten, die Masse des Paares genau zu berechnen.

„Alle Standardmethoden zur Messung der Massen des Sterns und des Schwarzen Lochs hatten zu einem sehr seltsamen Ergebnis geführt, das unserer Meinung nach aus verschiedenen technischen Gründen unmöglich sein könnte“, sagt Laycock.

Da Sorabella daran interessiert war, die tatsächliche Masse der Objekte zu berechnen, begann sie mit der Untersuchung. Er lernte die hochentwickelte Mathematik für ein Phänomen kennen, das als Gravitations-Selbstlinseneffekt bekannt ist und bei dem ein Schwarzes Loch wie eine Lupe wirkt, wenn es an einem Stern vorbeizieht, wodurch der Stern aus unserer Perspektive heller erscheint. Diese Linsenwirkung ist eine Manifestation von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.

„Das hat mich sehr fasziniert“, sagt Sorabella. „Von da an begann ich, einen Computercode zu schreiben, der diesen Effekt modellieren könnte.“

Sorabellas Modell kann zur Entdeckung von Schwarzen Löchern und weiteren Objekten mit Gravitationslinseneffekt wie Neutronensternen und Weißen Zwergen genutzt werden. Daten des Kepler-Weltraumteleskops und des Transiting Exoplanet Survey Satellite der NASA zu Lichtkurven, die die Helligkeit eines Sterns über die Zeit zeigen, können in seinen Code eingegeben werden. Spitzen in der Lichtkurve könnten darauf hinweisen, dass ein Schwarzes Loch, ein Neutronenstern oder ein Weißer Zwerg, allesamt dichte Objekte, an einem anderen Stern vorbeigezogen sind und dessen Helligkeit verstärkt haben. Aus diesen Spitzenwerten kann das Modell dann Schätzungen über die Masse, den Radius und andere Parameter des dichten Objekts abgeben.