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Was ist hinter den Grenzen des Universums?

5.364 Beiträge, Schlüsselwörter: Universum, Weltall, Grenzwissen, Kosmos, Grenze, Expansion, Ausdehnung

Was ist hinter den Grenzen des Universums?

04.12.2016 um 15:21
Nein, @perttivalkonen hat schon recht, für die Erde würde sich bei dem von ihm genannten Beispiel - abgesehen davon, das uns die Energiequelle abhanden gekommen ist - nichts ändern, die Masse der Sonne würde sich ja nicht ändern und auch nicht die Umlaufgeschwindigkeit um die ehemalige Sonne. Gravitationswirkung und Fliehkraft gleichen sich aus, wenn ich das mal so vereinfachen darf.

Wenn Du Dich der Sonne bis auf eine Entfernung von - sagen wir mal - 1 Mio km näherst, kannst Du eine stabile Umlaufbahn einrichten. Du musst Dich nur schnell genug um die Sonne drehen. Nicht zu langsam, sonst fällst Du in die Sonne. Nicht zu schnell, sonst entfernst Du Dich wieder. Auch in diesem Fall, würdest Du, wenn da statt der Sonne ein gleich schweres Black Hole wäre und Du Dich in der selben Entfernung vom Mittelpunkt befindest, nichts passieren. Du drehst Dich nach wie vor auf einer stabilen Umlaufbahn.

Du könntest Dich dem Black Hole sogar weiter nähern, als es bei der Sonne möglich wäre. Sagen wir, 500.000 km vom Mittelpunkt weg. Da wärst Du im Falle unserer Mutter Sonne nämlich schon innerhalb der Sonnenoberfläche. Bewegst Du Dich aber schnell genug (um das Black Hole herum), haben wir wieder das alte Spiel, nämlich eine stabile Umlaufbahn. Du müsstest Dich halt viel schneller bewegen als weiter draußen.

Und da haben wir dann den Salat, den bei der Lichtgeschwindigkeit ist Schluss. Wenn Du, um eine stabile Umlaufbahn zu halten, Dich schneller als das Licht bewegen müsstest, hast Du die Arxxxkarte gezogen und das Black Hole gönnt sich einen Snack.


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04.12.2016 um 15:48
@Blues666

Schön beschrieben :)

... und eine Frage dazu:
Blues666 schrieb:Und da haben wir dann den Salat, den bei der Lichtgeschwindigkeit ist Schluss. Wenn Du, um eine stabile Umlaufbahn zu halten, Dich schneller als das Licht bewegen müsstest, hast Du die Arxxxkarte gezogen und das Black Hole gönnt sich einen Snack.
Entspricht in diesem Fall die Umlaufbahn genau dem Ereignishorizont?


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04.12.2016 um 16:04
TerracottaPie schrieb:Würde sich die Sonne von jetzt auf gleich in ein SL verwandeln, hätten wir nicht mehr lange.
Gravitation ist doch die treibende Kraft im Universum.
Vorläufiges Ende ist bekanntlich ein Roter Riese. Aber da sich die Masse nicht ändern würde, würde das wahrscheinlich keine auswirkungen auf die erde haben.


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04.12.2016 um 16:31
delta.m schrieb:Entspricht in diesem Fall die Umlaufbahn genau dem Ereignishorizont?
Nein, der berechnet sich anders. Dazu zitiere ich mal von hier
http://www.spektrum.de/lexikon/physik/fluchtgeschwindigkeit/5102
Im Falle der Erde beträgt die erste kosmische Geschwindigkeit 7,9 km / s. Der Körper erreicht dann eine Kreisbahn um die Erde. Um das Schwerefeld der Erde ganz zu verlassen und eine parabolische Bahn zu erreichen, muß v F mindestens 11,2 km / s betragen (zweite kosmische Geschwindigkeit, Fluchtgeschwindigkeit im eigentlichen Sinne).
Es gibt also (wenigstens) diese beiden kosmischen Geschwindigkeiten, die Kreisbahngeschwindigkeit und die Fluchtgeschwindigkeit. Diese beiden verhalten sich zueinander so, daß die Kreisbahngeschwindigkeit um den Faktor "Wurzel aus zwei" kleiner ist als die Entweichgeschwindigkeit.

Der Ereignishorizont eines SL ist nun jene "Grenze", ab der nichts mehr dem SL entkommen kann, nichts mehr zu entweichen / fliehen vermag, auch kein Licht. Am Ereignishorizont liegt also die zweite kosmische Geschwindigkeit, die Fluchtgeschwindigkeit, bei c, der Lichtgeschwindigkeit. Grundsätzlich wäre hier aber noch ein stabiler Orbit möglich, wenn ein Objekt das SL mit c durch "Wurzel aus zwei" umkreisen würde. Selbst dicht unterhalb des EH könnte es noch stabile Orbite geben, nur mit noch schnelleren Bahngeschwindigkeiten. Bis irgendwann die Bahngeschwindigkeit c ist. Ab da muß jedes Objekt zwangsläufig ins SL fallen.

Lustig übrigens die Vorstellung, ein Objekt würde knapp innerhalb des EH das SL stabil umkreisen, aber nicht auf einer Kreisbahn, sondern auf einer deutlichen Ellipse. Dies würde dazu führen, daß ei Teil des Orbits sich außerhalb des EH befände. Freilich ist die Geschwindigkeit eines Trabanten im Perigäum am langsamsten, weswegen das Objekt seine Bahn nicht verlassen kann und wieder innerhalb des EH verschwinden muß. Bis zum nächsten Auftauchen. Sollte solch ein Objekt jedoch mal wieder außerhalb des Ereignishorizonts sein, und würde ein anderes auf das SL zu fallende Objekt mit diesem kollidieren, so könnte das Objekt auf die zweite kosmische Geschwindigkeit beschleunigt werden (die hier draußen ja unterhalb von c liegt) und dem SL doch wieder entkommen können.

Aber sowohl für einen Orbit hinterm EH als auch für eine Flucht von kurz außerhalb des EH sind solch hohe Geschwindigkeit vonnöten, daß dieses Szenarion wohl rein theoretisch bleibt.


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04.12.2016 um 16:34
Wenn das universum nicht unendlich währe, dann würde hinter den grenzen, andere universen geben hinter den andere universen gebe usw... deshalb kann man auch sagen es ist unendlich !


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04.12.2016 um 16:36
@Alundra
Nicht unendlich bedeutet nicht zugleich begrenzt. Die Oberfläche einer Kugel z.B. hat keine Grenze; sie ist nicht unendlich, aber unbegrenzt.


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04.12.2016 um 17:08
@perttivalkonen

Ich denke eine grenze wird nur dann geschaffen wen man mindestens zwei punkte in ein system bringt, die man miteinander in verbindung setzen kann.


Wen du die oberfläche einer kugel nimmst und sagst sie ist unbegrenzt, dann sicherlich nur weil man kein punkt festgelegt hatt von wo man misst.
Sonst hat es an sich keine grenzen und ist trozdem nicht unendlich das ist richtig.


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04.12.2016 um 17:32
@perttivalkonen

Auch Dir danke für die ausführliche Erklärung.
Leicht verwirrt bleib ich aber nach diesen Zeilen zurück:
Lustig übrigens die Vorstellung, ein Objekt würde knapp innerhalb des EH das SL stabil umkreisen, aber nicht auf einer Kreisbahn, sondern auf einer deutlichen Ellipse. Dies würde dazu führen, daß ei Teil des Orbits sich außerhalb des EH befände. Freilich ist die Geschwindigkeit eines Trabanten im Perigäum am langsamsten, weswegen das Objekt seine Bahn nicht verlassen kann und wieder innerhalb des EH verschwinden muß. Bis zum nächsten Auftauchen. Sollte solch ein Objekt jedoch mal wieder außerhalb des Ereignishorizonts sein, und würde ein anderes auf das SL zu fallende Objekt mit diesem kollidieren, so könnte das Objekt auf die zweite kosmische Geschwindigkeit beschleunigt werden und dem SL doch wieder entkommen können.
Du meinst wirklich, dass ein Körper, der sich einmal innerhalb des Ereignishorizonts befunden hat, diesen wieder (kurzzeitig) verlassen kann?
Oder interpretiere ich das Beispiel mit der elliptischen Umlaufbahn falsch?
(noch kleine Korrektur: Im Apogäum ist die Geschwindigkeit am langsamsten ;) )

Zur Sicherheit hier noch eine Zeichnung - so, wie ich Dein Beispiel verstanden habe.

bh-el


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04.12.2016 um 17:37
Alundra schrieb:Ich denke eine grenze wird nur dann geschaffen wen man mindestens zwei punkte in ein system bringt, die man miteinander in verbindung setzen kann.
Nope. Die Grenze eines Blattes Papier ist der Blattrand. DIe Grenze einer Kugel(-Oberfläche) ist nicht vorhanden.
Alundra schrieb:Sonst hat es an sich keine grenzen und ist trozdem nicht unendlich das ist richtig.
Eben, "an sich". Nicht in Abhängigkeit von herangetragenen Definitionen, so wie Du hier einen Punkt definierst und da nen Punkt, und diese definierten Punkte würden die dazwischen gedachte Strecke begrenzen.


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04.12.2016 um 17:42
delta.m schrieb:Du meinst wirklich, dass ein Körper, der sich einmal innerhalb des Ereignishorizonts befunden hat, diesen wieder (kurzzeitig) verlassen kann?
Yepp. Bin mir aber nicht sicher, ob dem wirklich so sein kann. Insofern ist "meinen" zu viel gesagt. Ich sehe jedoch keinen Grund, daß dies absolut ausgeschlossen wäre.
delta.m schrieb:noch kleine Korrektur: Im Apogäum ist die Geschwindigkeit am langsamsten ;)
Korrekt, mein Fehler.
delta.m schrieb:Zur Sicherheit hier noch eine Zeichnung - so, wie ich Dein Beispiel verstanden habe.
Ja, so meine ich es, nur daß bei der Ellipse nur eine Seite rausschaut, nicht beide.


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04.12.2016 um 19:01
delta.m schrieb:Du meinst wirklich, dass ein Körper, der sich einmal innerhalb des Ereignishorizonts befunden hat, diesen wieder (kurzzeitig) verlassen kann?
Ich denke nicht das dies möglich ist. Dazu ist die Raumzeit dort so sehr gekrümmt das dem SL nichts mehr entkommen kann.


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04.12.2016 um 19:24
@McMurdo

Das ist die Frage. Geht die RZ-Krümmung in Ereignishorizontnähe ins Extreme, oder tut sie das erst in Singularitätsnähe?

Stell Dir mal vor, unser Universum wäre tatsächlich a) endlich und b) eine 3D-Kugel in einem 3D-Raum, der im übrigen leer wäre. Würde dort nun am Rand und parallel zu diesem Rand ein Objekt entlangfliegen, auf einer geradlinigen Flugbahn (Tangente), was würde passieren? Nun, da nur von einer Seite aus Gravitation einwirkt, die Gravitation des ganzen Universums, würde das Objekt eine ballistische Kurve beschreiben. Um nicht ins Innere des Universums zu fallen, müßte das Objekt wenigstens den für die erste kosmische Geschwindigkeit nötigen Speed vorlegen. Sagen wir mal, das Universum ist so massereich, daß dazu c durch "Wurzel aus 2" nötig wäre. Das Objekt fliegt also so schnell da außen lang. Und merkt nicht mal, daß es ne Kurve fliegt, weil der Radius dieser Kreisbahn so elend groß ist. Und was würde einer spüren, der sich auf diesem Objekt befindet? Oder in ihm, wenns ein Raumschiff ist. Nichts, denn in solchem Orbit ist man schwerelos. Oder man merkt eben nur die Schwerkraft des Objekts, wenns ein Planet ist, auf dem man steht und das Universum umkreist.

Wäre dort, am Rand des Universums, die Raumzeit wirklich schon so stark gekrümmt? Oder wäre sie nur so stark gekrümmt, wie man es bei c/2^(1/2) erleben würde? Das wäre noch ne ziemlich mäßige Krümmung, und keine Materie würde es dort zerreißen, weil die Gravitationsunterschiede zwischen den zwei Enden eines einzelnen Objektes nur extrem minimal wären. Raum- und Zeitdifferenzen ebenso.


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04.12.2016 um 21:03
@perttivalkonen

Ein Blatt papier würde ja auch keine grenze haben wie eine kugel.
Du nimmst an das der rand des blattes die grenze ist, aber wenn du beachtest das das blatt auch eine tiefe hat, wie ein quadrat, dann kommst du über den rand an die rückseite des Blattes bis du irgendwann zum rand kommst und wieder auf der vorderseite bist usw. Wie gesagt es ist nur eine grenze die man selber aufstellt.


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04.12.2016 um 21:19
@Alundra
Alundra schrieb:aber wenn du beachtest das das blatt auch eine tiefe hat, wie ein quadrat
Sorry, aber ein Quadrat hat keine Tiefe. Sonst wär's ja kein Quadrat, sondern ein Quader.


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04.12.2016 um 21:21
@Alundra
Das Blatt Papier ist doch was anderes. Beim Papier merkst Du dass Du an einer Wende kommst, bei 'ner Kugel könntest Du ohne Bezugspunkt für immer drum rum laufen um das Ende zu suchen.

Bei der Kugel hast du einen gedachten Punkt um es zu begrenzen, beim Papier, also der Quaderform hast Du 'nen definierten Punkt.

So zumindest sehe ich das ;-)


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04.12.2016 um 21:21
@Micha007 vielleicht habe ich mich falsch ausgedrückt ich meine eine Breite Tiefe und Länge also wie ein quader. Richtig. Habs verwechselt.


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04.12.2016 um 21:23
@skagerak
Eben das meine ich doch, aber das war ja nicht mein Beispiel. Bin nur darauf eingegangen um es zu veranschaulichen wie es nicht funktionieren kann.


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04.12.2016 um 21:29
Alundra schrieb:Ein Blatt papier würde ja auch keine grenze haben wie eine kugel.
Hä? Ein Blatt Papier hat ne Grenze, eine Kugel nicht.
Alundra schrieb:Du nimmst an das der rand des blattes die grenze ist
Yepp, denn um die zweidimensionale Oberfläche von Papier wie Kugel gings mir ja auch.
Alundra schrieb:aber wenn du beachtest das das blatt auch eine tiefe hat, wie ein quadrat, dann kommst du über den rand an die rückseite des Blattes bis du irgendwann zum rand kommst und wieder auf der vorderseite bist usw.
Meld Dich schon mal in Stockholm an. Du hast geradedie Möbiusschleife überflüssig gemacht.

Nee, mal im Ernst. Wenn es um die Grenzen eines n-dimensionalen Gebildes geht, dann bleibt man auch bei den n Dimensionen und biegt nicht im rechten Winkel ab und latscht über ein n+1-dimensionales Gebilde.


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Micha007
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04.12.2016 um 21:31
@Alundra
Wenn man ein beispielhaftes Blatt papier einwirft, meint man i.Allg. eine zweidimensionale Fläche und vernachlässigt die Tiefe. Ebenso wie man bei der Darstellung eines SL die vierte Dimension vernachlässigt und es nur dreidimensional darstellt.


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04.12.2016 um 21:35
@Alundra
Alundra schrieb:Eben das meine ich doch, aber das war ja nicht mein Beispiel. Bin nur darauf eingegangen um es zu veranschaulichen wie es nicht funktionieren kann.
...und ja eben. Wollte damit nur sagen dass es zwar ein Vergleich ist, der aber nun nix relevantes mit dem vorigen zu tun hatte.

Wie gesagt, so wie ich das sehe (verstehe) ;-)


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