Frage zur Gravitation

@Hantierer

Hantierer schrieb:Ab einer gewissen Geschwindigkeit knapp unter c kann man Energie hinzufügen wie man will, es wird nicht mehr schneller.

Das muß Du "relativ" sehen:

Befindest Du dich im Raumschiff und hättest genug Energie um immer weiter zu beschleunigen, dann wirst Du auch immer "schneller".
Der Grund dafür ist, dass sich die Strecke in Flugrichtung für dich immer mehr verkürzt (relat. LK).
D.h. Du brauchst gar nicht schneller als c zu werden, da die zurückzulegende Strecke immer mehr "schrumpft".
Mit einem g (9,81 m/s² - gemessen in Deinem Raumschiff) könntest Du so also in ca 20 Jahren Deiner Lebenszeit das Zentrum der Galaxis erreichen.
Von der Erde aus betrachtet sind dann allerdings über 26000 Jahre vergangen.

Also, Beschleunigungen "zahlen" sich - für den Raumfahrer - schon aus ;)

delta.m schrieb:AAAAber bei meinem Beispiel mit der Sonne, wo sich das "Unendlich" an der Oberfläche befindet, da liegt der Fall mMn anders.
Da herrscht auch in weiterer Entfernung (trotz 1/r²) unendliche Anziehung.

Ja, unendlich durch etwas endliches ist unendlich. Aber bereits die Prämisse ist halt physikalisch unmöglich. Eher eine mathematische Spielerei.

Auch bei schwarzen Löchern:

Es ist ein weitverbreiteter Irrtum, dass das Gravitationsfeld eines Schwarzen Loches beziehungsweise die von ihm hervorgerufene Krümmung von Raum und Zeit bei üblichen Entfernungen von außerordentlich großer Stärke sei. Da sowohl Schwarze Löcher als auch Sterne von derselben Metrik beschrieben werden, würde sich am Gravitationsfeld im Sonnensystem nichts ändern, wenn man die Sonne durch ein Schwarzes Loch gleicher Masse ersetzte. Abgesehen vom Fehlen des Sonnenlichts wäre lediglich in unmittelbarer Umgebung des Schwarzen Loches (innerhalb etwa des vorherigen Kernradius der Sonne) ein enormer Zuwachs der Gravitationsbeschleunigung festzustellen.

Wikipedia: Schwarzes Loch#Gravitative Auswirkungen


Die Dichte eines schwarzen Lochs ist tatsächlich (so nimmt man zumindest momentan an) unendlich. Das ändert jedoch nichts an der Masse, die die Gravitation bestimmt. Man kann halt einfach viel näher an viel Masse dran, als bei einem anderen Objekt. Du kannst nicht nur 1 cm von der kompletten Sonnenmasse entfernt sein, da diese selbst ja auch nochmal über ein größeres Volumen verteilt ist. Bei unendlicher Dichte jedoch ist es möglich.

Sorgt auch für witzige bzw. verstörende Effekte, wie die Spaghettisierung. Dabei wird ein Objekt, welches sich einem schwarzen Loch nähert, in spaghettiform gebracht, weil der Teil, der näher am schwarzen Loch ist, auch um einiges stärker angezogen wird, als der Teil, der weiter weg ist.
Die Beine werden also anders Beschleunigt als der Kopf....



Und nochmal ein (englisches) Video zu schwarzen Löchern. Zeigt eine sehr grobe Möglichkeit, zu berechnen, wie klein man die Erde zusammenpressen müsste, damit ein schwarzes Loch entsteht. Das geht auch mit so wenig Masse (theoretisch).

The Black Hole Tipping Point

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Hantierer schrieb:Wenn der Winkel passt, dann müsste man doch auch so ein Vorbeiflugmanöver machen können, wie es mit den Raumsonden gemacht wird, um sie zu beschleunigen. Die Gravitation beschleunigt das Objekt ja und wenn der Winkel passt, ist es schnell genug und fliegt wieder weg, auf einem sehr exzentrischen Orbit wie ein Komet um die Sonne und wenn es ein Raumschiff mit Antrieb ist, könnte es entkommen.

Auch ein Raumschiff ohne Antrieb, oder halt zum Beispiel ein Asteroid oder ein Planet oder ein Stern, die im richtigen Winkel mit der richtigen Geschwindigkeit an dem SL vorbei fliegen, "entkommen" diesen und können durch das in der Raumfahrt so bezeichnete "Swingby-Manöver" beschleunigt werden.

Wie @Izaya schon aufführte verhält sich ein SL bezüglich seiner gravitativen Wirkung nicht viel anders als alle anderen Körper.
Erst bei Überschreiten des Ereignishorizonts haben wir dann ganz andere Eigenschaften.

rgnf schrieb:Erst bei Überschreiten des Ereignishorizonts haben wir dann ganz andere Eigenschaften.

Echt? Woher weißt du denn, was hinter so nem Ereignishorizont abgeht? :)

mfg
kuno

delta.m schrieb: Libertin schrieb:
Was die Schwarzen Löcher selbst betrifft, so geht man davon aus, daß die gesamte Masse eines Schwarzen Lochs sich in einem einzigen (mathematischen) Punkt mit unendlich hoher Dichte und unendlich starkem Gravitationsfeld kozentriert,

Wie kann das sein?
G-Felder verringern sich mit dem Quadrat des Abstandes (1/r²).
Bei einem unendlich starkem Gravitationsfeld wäre die Gravitation dann doch "überall" unendlich hoch (nachdem sie das SL verlassen hätte)?

Tja, Peter hat es ja auch nochmal angesprochen wie das mit unendlichen Werten halt so ist können wir in Fällen wie diesen solche lediglich nach Berechnungen nur annehmen. Natürlich entspricht das keineswegs unserem herkömmlichen Verständnis von Physik und was sich tatsächlich hinter der Grenze eines SLs abspielt können wir auch nur mutmaßen. Grundsätzlich wird aber davon ausgegangen, daß für Informationen und kausale Zusammenhänge, die sich aus der Struktur der Raumzeit und den Gesetzen der Physik ergeben dort keine Gültigkeit mehr besitzen.

Hantierer schrieb:Das ist auch eine Frage die ich mir noch stelle, ist die Materie nur aus der Raumzeit "zusammengewickelt", also aus umeinander wirbelnden Wirbeln oder Strudeln oder reißt sie ab und die Materie besteht aus eigenständigen Blasen?

Also so wie ich deine Frage verstehe entspricht diese im Grunde ja der Frage über die sich auch Physiker aus aller Welt schon seit gefühlten Ewigkeiten den Kopf zerbrechen und bis heute noch eine der größten Herausforderungen der Physik überhaupt darstellt, (frei nach Faust nämlich): Was ist es was die Welt im Innersten zusammenhält? Bzw. die Vereinigung der Quantenphysik mit der allgemeinen Relativitätstheorie.

Die beiden populärsten Erklärungsmodelle dürften hier wohl die Stringtheorie und Schleifenquantengravitation (oder auch Loop-Theorie) sein. Wobei man sich von dem Theoriebegriff hierbei nicht verwirren lassen sollte denn nach dem wissenschaftlichen Verstädnis entspricht dem bis heute keine der beiden Konzepte.

Eine wie ich finde interessante Unterredung zu diesem Thema ist übrigens hier zwischen Harald Lesch und Josef M. Gaßner zu finden:

Stringtheorien und kompaktifizierte Zusatzdimensionen | Harald Lesch & Josef M. Gaßner

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kuno7 schrieb:Echt? Woher weißt du denn, was hinter so nem Ereignishorizont abgeht?

Eben weil wir das nicht wissen, müssen oder können wir davon ausgehen, dass es da anders ist als im beobachtbaren Universum.
Bzw., natürlich meinte ich, was du aussagen willst, nämlich, dass wir eben einfach nicht wissen, was da abgeht und aus unserer Sicht das wohl auch nie wissen werden.

Wasn das für ne Verschwörung? Falsche Rubrik?

rgnf schrieb:Eben weil wir das nicht wissen, müssen oder können wir davon ausgehen, dass es da anders ist als im beobachtbaren Universum.

Schlussfolgerungen auf Basis von etwas, was wir aus Mangel an Informationen prinzipiell nich wissen können, halte ich einigermaßen Überflüssig.

rgnf schrieb:Bzw., natürlich meinte ich, was du aussagen willst, nämlich, dass wir eben einfach nicht wissen, was da abgeht und aus unserer Sicht das wohl auch nie wissen werden.

Ok, haken wir dies als Missverständnis ab.

mfg
kuno

kuno7 schrieb:Ok, haken wir dies als Missverständnis ab.

Es war deshalb missverständlich formuliert, weil es ja Überlegungen dazu gibt, dass es in einem SL vielleicht tatsächlich eine Singularität gibt, die wir ja sonst eben nur mathematisch kennen, nicht aber physikalisch (außer eventuell kurz vor dem Big Bang).

Wie war das, hat nicht Hawking bewiesen, dass die mathematischen Singularitäten sich zwingend aus Einsteins Überlegungen ergeben und nicht nur ein mathematisches Phänomen sind, welches auf Fehler bei Einstein hinweist?

rgnf schrieb:Es war deshalb missverständlich formuliert, weil es ja Überlegungen dazu gibt, dass es in einem SL vielleicht tatsächlich eine Singularität gibt

Naja, wie schon gesagt sind Spekulationen über alles hinter nem Ereignishorizont einigermaßen sinnfrei. Es könnte dort ne Singularität oder ein rosa Einhorn geben, wir werden es nie wissen.

rgnf schrieb:Wie war das, hat nicht Hawking bewiesen, dass die mathematischen Singularitäten sich zwingend aus Einsteins Überlegungen ergeben und nicht nur ein mathematisches Phänomen sind, welches auf Fehler bei Einstein hinweist?

Das kann ich nich beurteilen, mein Physik/Mathematik Wissen endet da lange vorher schon.

mfg
kuno

kuno7 schrieb:Naja, wie schon gesagt sind Spekulationen über alles hinter nem Ereignishorizont einigermaßen sinnfrei. Es könnte dort ne Singularität oder ein rosa Einhorn geben, wir werden es nie wissen.

Nun ja, der rosa Einhorn mag möglich sein, ist aber natürlich eher eine Spinnerei.

Aber wir wissen ja, warum wir nicht hinter den Ereignishorizont blicken können, eben, weil die Gravitation dort so stark ist, dass die Fluchtgeschwindigkeit >c sein müsste.
Und mit diesem Wissen kann man eben auch sinnvolle Spekulationen aufstellen, die man mathematisch berechnen kann und damit zumindest auf Plausibilität prüfen kann.
Eine sehr starke Gravitation hat ja eben Auswirkungen, die sich nicht in einem rosa Einhorn manifestieren, sondern in einer großen Dichte. Und in einem SL könnte die eben groß genug sein, um eine Singularität zu erzeugen.
Ob dem so ist, wissen wir nicht.
Das dies aber den bisher bekannten Gesetzen nach Möglich ist, darüber wird halt in der Fachwelt spekuliert und es wird darüber geforscht.

delta.m schrieb:Jetzt übertreibe mal nicht so ;)Das SL im Zentrum hat gut 4 Millionen Sonnenmassen

Hi Delta.m
Ja, und ich weiß jetzt auch seinen Namen : Sagittarius A ( unser supermassereiches schwarze Loch).
Es muss ja einen Grund geben dass es sich in der Mitte der Milchstraße befindet.
Es könnte das Objekt sein dass die Raumzeit am meisten krümmt. Damit hätte es ja auch zugleich den "größten"
Gravitationstrichter in unserer Galaxie.

delta.m schrieb: die Gesamtmasse der Sterne der Milchstrasse beträgt ca. 400 Milliarden Sonnenmassen.D.h. der Anteil der Masse des SL beträgt gerade mal 0,001 %

Ja, aber die Gesamtmasse ist verteilt, sie krümmen zwar auch die Raumzeit aber nicht so stark wie ein supermassereiches
schwarzes Loch.

Ich meine damit:
So wie die Sonne in unserem Sonnensystem die größte Raumzeitkrümmung durch ihre Masse verursacht und die
Planeten in ihrem Gravitationstrichter ihren Bahnen folgen, so könnte es doch auch bei Galaxien sein. Die Naturgesetzte
gelten ja überall.

Anstatt der Sonne ist es dann halt bei der Galaxie ein riesiges schwarzes Loch in der Mitte welches die größte
Raumzeitkrümmung verursacht. In dessen Gravitationstrichter bewegt sich dann alles und ist darin "gefangen".

Was war denn zuerst: Das schwarze Loch oder die Galaxie :D

Liebe Grüße Sonni :)

Sonni1967 schrieb:Es muss ja einen Grund geben dass es sich in der Mitte der Milchstraße befindet.

Ich meine, in jeder "aktuellen" Galaxie befindet sich ein supermassereiches SL. Zumindest in den Spiralgalaxien. Bei Kugelgalaxien bin ich mir nicht sicher.
Mit "aktuell" meine ich Galaxien, die Nah genug sind, dass wir sie sehen können und die noch ungefähr in dem beobachteten Zustand sind.
Desto weiter weg sie sind, desto mehr Zeit ist seit der Ausstrahlung des beobachteten Lichts ja vergangen und desto mehr liegen die beobachteten Zustände ja in der Vergangenheit.
Die am weitesten entfernten Galaxien, also quasi die ersten Galaxien, die entstanden sind, die waren, glaube ich, noch etwas anders aufgebaut.

Sonni1967 schrieb:Anstatt der Sonne ist es dann halt bei der Galaxie ein riesiges schwarzes Loch in der Mitte welches die größte
Raumzeitkrümmung verursacht. In dessen Gravitationstrichter bewegt sich dann alles und ist darin "gefangen".

Es wurde schon mal erwähnt, dass da auch die dunkle Materie bei den gravitativen Kräften eine große Rolle spielen dürften. Und zwar in einem sehr erheblichen Maß.

rgnf schrieb:Und mit diesem Wissen kann man eben auch sinnvolle Spekulationen aufstellen, die man mathematisch berechnen kann und damit zumindest auf Plausibilität prüfen kann.

Zugegeben, ne Singularität is sicher naheliegender als ein Einhorn, aber vielleicht können wir uns darauf einigen, es wird letztlich Spekulation bleiben. Es mag Intellektuell sicher auch ganz anregend sein, aber mit Wissenschaft hat dies letztlich nix am Hut.

mfg
kuno

Hi @Sonni1967

Sonni1967 schrieb:Es könnte das Objekt sein dass die Raumzeit am meisten krümmt. Damit hätte es ja auch zugleich den "größten"
Gravitationstrichter in unserer Galaxie.

Ziemlich sicher.
(Schwarzschild-)Durchmesser ca. 22,5 Mio. km
"Normale" SLs haben da nur ein paar km.

Die Krümmung der Raumzeit geht aber mMn bei SLs jeder Größe bis theoretisch unendlich.

Sonni1967 schrieb:Anstatt der Sonne ist es dann halt bei der Galaxie ein riesiges schwarzes Loch in der Mitte welches die größte
Raumzeitkrümmung verursacht. In dessen Gravitationstrichter bewegt sich dann alles und ist darin "gefangen".

Dieses SL (Sagittarius A) in der Mitte der Milchstraße ist aber gravitativ viel zu schwach um mit seiner Raumkrümmung die gesamte Galaxie zu beeinflussen.
Deswegen wird u.a. ja auch die "Dunkle Materie" benötigt.

Sonni1967 schrieb:Was war denn zuerst: Das schwarze Loch oder die Galaxie

Weiß nicht - was meinst Du?

delta.m schrieb:Die Krümmung der Raumzeit geht aber mMn bei SLs jeder Größe bis theoretisch unendlich.

Hi Delta,
ja Loch ist Loch, aber ich dachte da gäbe es Unterschiede in der Gravitationswirkung was die Reichweite (Radius)
außerhalb im Raum angeht, je nachdem ob es sich um ein supermassenreiches Loch handelt oder um ein "normales".
Warscheinlich hab ich da was falsch verstanden , ich finde aber es muß irgendeinen Grund geben dass
gerade die "riesigen SL" sich im Kern einer Galaxie befinden und das hab ich dann mit einem größeren
Gravitationstrichter in Verbindung gebracht :) .

delta.m schrieb:Deswegen wird u.a. ja auch die "Dunkle Materie" benötigt.

Hmmmm ja, keine Ahnung. Über dunkle Materie weiß ich überhaupt nix (nur dass die Bewegung der Galaxie ohne
dunkle Materie anders wäre als wie Beobachtungen zeigen). Hab ich in Wiki gelesen und da gibt's auch ein Video
was die Bewegung einer Galaxie sehr schön zeigt (mit und ohne dunkler Materie).

Ich hab da was über die Galaxie Dragonfly 44 gelesen die zu 99,9% aus DM bestehen soll.
Ich dachte erst das sei ein Witz aber auf Wiki stehts auch.
Ich finde das total Spooky, vielleicht gibts ja auch dunkle Planeten und dunkle Lebewesen hihi.... :D .
Naja, vielleicht findet man ja doch irgendwann die dunklen Teilchen (die müsste es ja auch in unserer Milchstraße
massenhaft geben).

Sonni1967 schrieb:Sonni1967 schrieb:Was war denn zuerst: Das schwarze Loch oder die Galaxie

delta.m schrieb:Weiß nicht - was meinst Du?

Ich hab mich gefragt ob nicht die SL vor den Galaxien da waren.

Alle Planeten umkreisen ja die Sonne und die Sonne umkreist das Zentrum der Milchstraße und nimmt damit alles
innerhalb des Sonnensystems mit (eine Umkreisung dauert 211 Millionen Jahre).

Wenn die Sonne durch ihre Raumzeitkrümmung die ganzen Planeten zusammen hält so muß ja auch etwas in der
Mitte der Galaxie sein was durch Raumzeitkrümmung die Sonne (und alle anderen Sterne usw. usf.. innerhalb der
Galaxie) dazu bringt es zu umkreisen.

Dann hab ich ne Seite gefunden und da steht dass schwarze Löcher sehr wichtig sind und dass es vermutlich
keine Galaxien gäbe ohne diese. Da steht auch dass vermutet wird dass erst durch das Vorhandensein eines
schwarzen Loches sich große Galaxien bilden konnten und diese könnten als Keim für Sternenansamlungen gedient
haben.

https://astrokramkiste.de/schwarzes-loch

Ich finde das irgendwo nachvollziebar, supermassereiche schwarze Löcher könnten hauptverantwortlich sein
für Struktur und Stabilität einer Galaxie.

Desshalb die Frage :)
LG Sonni

delta.m schrieb:Der Grund dafür ist, dass sich die Strecke in Flugrichtung für dich immer mehr verkürzt

Wird nicht auch mein Raumschiff kleiner? Die Strecke bleibt doch effektiv gleich, man nimmt sie nur verkürzt wahr. Und die Zeit vergeht langsamer.

Libertin schrieb:Was ist es was die Welt im Innersten zusammenhält?

Die Harmonie. :)

Ja, ein interessantes Gespräch, aber leider ohne Ergebnis. Da sucht man ja immer noch nach so etwas wie Bauteile, aus denen die Teilchen bestehen. Ich glaube aber, dass es in sich selbst erhaltende Wellen sind, eben in Harmonie. Das passiert, wenn das Ende der Periode einer Welle wieder auf den Anfang trifft. Ich kann mich auch damit abfinden, dass unsere Dimension irgendwo ihre Grenzen hat und man dann halt nicht weiter kommt. Und so wie ich Dimensionen in der Physik verstehe, sind die Grenzen zwischen den Dimensionen grundsätzlich zweidimensional. Deswegen finde ich die Gummiplane als Analogie ziemlich gut - Knoten rein gemacht und fertig ist das Teilchen, samt Gravitation. :D

Das hier ist auch interessant, da erklärt er auch wie aus Licht Teilchen entstehen können:

Zombie-Stern iPTF14hls • Neues aus dem Universum | Josef M. Gaßner

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@Sonni1967
Da müsstest Du dich mal mehr mit der Urknalltheorie beschäftigen. Das Universum hat sich ja entwickelt und bis so ein paar hundert tausend Jahre nach dem Urknall kann man da die Entwicklung nachvollziehen. Ganz am Anfang war das Universum noch intransparent und dann musst es noch auskühlen bzw. ausdehnen bevor es Wasserstoff geben kann und dann erst können Sonnen entstehen und dann die schwereren Elemente usw...

Sonni1967 schrieb:Über dunkle Materie weiß ich überhaupt nix (nur dass die Bewegung der Galaxie ohne
dunkle Materie anders wäre als wie Beobachtungen zeigen).

Ja, so ist ungefähr der Stand der Dinge...mehr hab ich darüber auch noch nicht erfahren. Es gibt wohl ein paar indirekte Nachweise über Gravitationslinseneffekte, aber ansonsten. Das ist vielleicht auch nur die Gegenkürmmung der Raumzeit?

kuno7 schrieb:Es mag Intellektuell sicher auch ganz anregend sein, aber mit Wissenschaft hat dies letztlich nix am Hut.

Äh, ne.
Das ist Wissenschaft pur.
Wir sehen anderes im All ja auch nicht wirklich, sondern stellen Schlussfolgerungen indirekt an.
Genau so geschieht es mit den wissenschaftlichen Gedanken zum inneren eines SL.
Da geht es halt sehr mathematisch zu mit dem Ziel, etwas zu entwickeln, was dann vielleicht doch beobachtbar oder überprüfbar ist.

Ähnlich ist es ja mit der String-Theorie.
Im Grunde auch nur reine Spekulation über Dinge, die wir nur mathematisch prüfen können, in der Realität aber eben nicht.
Das ist ebenfalls Wissenschaft pur. Und wie bei den Gedanken zu schwarzen Löchern und jedem anderen wissenschaftlichen Objekt, mit dem errechneten auf dem Holzweg zu sein.

Wie passen eigentlich Gravitonen in die ganze Geschichte hinein?

Auf der einen Seite heißt es, Gravitation wird durch Gravitonen übertragen.

Auf der anderen Seite soll Masse einfach den Raum krümmen und als Nebenprodukt Gravitation entstehen, wofür man aber keine Gravitonen bräuchte.

Und bei schwarzen Löchern paßt es dann auch wieder nicht. Wenn die Gravitation der schwarzen Löcher so groß ist, daß kein Licht entweichen kann, warum können dann Gravitonen entweichen? Wenn Gravitation auf Gravitonen basiert, sollten schwarze Löcher dann eigentlich gar keine Anziehungskraft haben, weil die Gravitonen nicht entweichen können...

Wahrscheinlich gbt's dan ne ganz einfache Erklärung zu.

@zaeld
Da ist das Gespräch zwischen Lesch und Gaßner, was @Libertin, verlinkt hat wirklich zu empfehlen. Ich verstehe zwar nur die Hälfte, aber man weiß es nicht. Vielleicht haben wir ja schon das wichtigste und uns fehlen nur noch ein paar Naturkonstanten oder Breakpoints für die Mathematik.

Ich bin die Tage auch darüber gestolpert, komm mir fast vor wie der letzte bei 19Mio. :)

Anti-Gravity Wheel?

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Wie ist das dann mit rotierenden Planeten? Eine rotierende Scheibe wird leichter und man sieht, wie er einer Drehbewegung des gesamten Systems 'Scheibe an Stange' folgen muss. Und was passiert da mit der Gravitation der Scheibe bzw. mit der Gravitation eines Himmelskörpers, wenn er rotiert?