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Schwarze Löcher

1.306 Beiträge, Schlüsselwörter: Universum, Schwarze Löcher

Schwarze Löcher

20.10.2019 um 15:57
Alteiche schrieb:Was macht dich da so sicher?
Je nun, was ist ein Schwarzes Loch? Ist es
a) die Singularität im Gravitationszentrum, in dem sich sämtliche Materie konzentriert, aus der das SL entstand und die seither da hineingefallen ist?
b) der Schwarzschildrand, der doch gar kein Objekt ist, sondern eine schlichte gedachte Grenzfläche und nichts weiter?
c) ein kompaktes Objekt, das eben den Schwarzschildradius zum Radius hat?
d) ein Objekt, zumindest ein Raum innerhalb des Schwarzschildrandes, hinter dem schlagartig ne andere Physik herrscht?

Die heutige Physik scheitert jedenfalls nicht schon ab dem Schwarzschildrand, sie scheitert erst an der Singularität. Insofern läßt sich auch das "Innere eines SL" beschreiben (außer a)), nur eben nicht messen, prüfen, beobachten. Ab dem Schwarzschildrand wird es schwierig mit der Beschreibung, und es gibt wahrlich Ungeklärtes, offene Fragen etc. Aber es gibt keinen Grund anzunehmen, daß die Geschwindigkeit ins SL einfallender Materie (und da meine ich nicht nur atomar und drüber, was ja irgendwann draufgeht), ab Schwarzschildrand mal eben ausgebremst würde.
Alteiche schrieb:Hab hier etwas gefunden was ganz interessant klingt, aber obs stimmt weiß ich leider nicht. Es geht in dem Link darum das das SL nicht als eine Punktförmige Singularität zu betrachten ist sondern das ganze SL eine einzige große Singularität darstellt. Daher würde es auch kein Zentrum mehr geben in das alles hineingezogen wird.
Na mit der Erklärung isses gleich ganz Essig, für ein
Alteiche schrieb:mir ging es nur um ein sehr großes SL in dem die Dichte halbwegs lebensfreundliche Züge annimmt.


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20.10.2019 um 17:36
perttivalkonen schrieb:Aber es gibt keinen Grund anzunehmen, daß die Geschwindigkeit ins SL einfallender Materie (und da meine ich nicht nur atomar und drüber, was ja irgendwann draufgeht), ab Schwarzschildrand mal eben ausgebremst würde.
Ja, das seh ich auch so. Ich geh davon aus dass sich die Materie im Mittelpunkt sammelt.

Würde es theoretisch Möglichkeiten geben dass innere zu ergründen, und diese Informationen wieder nach draußen bringen zu können?


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20.10.2019 um 18:36
@Alteiche

Ach ja, dies noch. Daß im Innern des Schwarzschildrandes eines SL Raum und Zeit umgekehrt wären, hängt davon ab, daß am Schwarzschildrand die Raumzeitkrümmung unendlich ist. Ist allerdings nicht unumstritten. Auch ich ging früher davon aus, hab aber hier auf Allmy Widerspruch erfahren und auch Links zu Seiten, auf denen es von Physikern eben anders beschrieben wird. Demnach würde die Dilatation erst an der Singularität gegen unendlich gehen - und dann gibts ja kein Dahinter mit exotischer Umkehrung.

Wäre die Raumzeitkrümmung hingegen bereits am Schwarzschildrand unendlich, dann hätte zudem bis heute womöglich gar nichts den selben überschritten. Eben weil für Bewegung Zeit vonnöten ist, am Schwarzschildrand die Zeit aber "auf Stillstand eingefroren" ist (bevor sie auf der anderen Seite in was anderes umkippen kann, sei es Raum oder Negativzeit). Weswegen es bis heute noch zu keinem SL gekommen sein könnte, sondern alle betreffenden Objekte nur "kurz davor stünden", ein SL zu werden. Für ferne Beobachter aber wären die Fast-SL von echten SL kaum zu unterscheiden. "Sehen" kann man SL ja nicht, nur aufgrund der gravitativen Auswirkungen ermitteln. Und nur das, was sich kurz davor abspielt (Ereignishorizont), kann noch beobachtet werden, bis die Wellen zu lang für Meßbarkeit werden. Das aber wäre auch bei so einem Fast-SL alles zu erwarten.

Was nun der Realität nahekommt, mögen andere, Berufenere beurteilen.

@Dragbox

Ich fürchte, daß man das Innere eines SL nur ergründen kann, wenn man sich hineinbegibt. Und daß etwas hinausdringt, das sehe ich nicht. Hawking hat ja zwei "Bilder" gegeben, um seine Hawkingstrahlung zu veranschaulichen.

Das eine Bild mit den Vakuumfluktuationen direkt am Schwarzschildrand, bei denen sich das Teilchenpaar nicht gegenseitig vernichten kann, weil das eine ins SL ge"sogen" wird und das andere entkommt. Bei nem entweichenden Materieteilchen und nem gefangenen Antiteilchen würde das SL schrumpfen und der Raum außerhalb Materie hinzugewinnen, so als hätte das SL ein Teilchen von innen nach außen geschickt. Aber da bezahlt nicht wirklich das SL die energetische Rechnung des vom SL wegfliegenden Teilchens, sondern die Vakuumenergie des äußeren Raumes tut es. Im Innern würde das Antiteilchen ein Teilchen treffen, gemeinsam annihilieren, und die dortige Vakuumenergie wäre angewachsen. Insgesamt wäre also nur die Energie im SL angewachsen, um so viel wie das hineingefallene Teilchen an Vakuumenergie mitbrachte. Die Vorstellung liefe allerdings darauf hinaus, daß ein SL irgendwann komplett "verdampft" ist auf diese Weise, sodaß die gesamte Ausgangsmaterie des SL und noch mal so viel Energie via einfallende virtuelle Teilchen nun in einem winzigen Stück Vakuum drin stecken würde. Diese wahrlich immense Energie hätte eigentlich schon längst zu ner Materiebildung führen müssen, und zwar in wahrlich gewaltigen Mengen. Aber vielleicht kann Vakuumenergie sich auch über SL-Grenzen hinweg bewegen, sodaß automatisch und überall der Wert der Vakuumenergie stets (ungefähr) gleich hoch ist. Dann würde zwar Energie und also auch Information das SL verlassen können, und das schon immer, aber letztlich ist die Vakuumenergie und ihre "Information" für uns nicht wirklich greifbar, lesbar, nutzbar. Übrigens ist bei Vakuumfluktuationen nicht gewährleistet, daß stets nur das Antiteilchen ins SL fällt. Die Wahrscheinlichkeit ist gleich hoch fürs Teilchen. Also würde genauso oft die Materie außen wie innen mal erhöht, mal gemindert werden.

Das andere Bild, das Hawking verwendet, arbeitet nicht mit der Vorstellung, daß im Innern eines SL Raum und Zeit ineinander umgewandelt werden, sondern daß Zeit Zeit bleibt, hier aber negativ abläuft. Fällt also ein Teilchen in ein SL, dann wäre das nicht so, als würde es im Innern nun weiter fallen auf unserer Zeitleiste, sondern es fiele in die Vergangenheit. Das sähe in unserer Zeitleiste dann so aus, als fielen zwei Teilchen gleichzeitig auf den selben Punkt am Schwarzschildrand, und wenn beide einander dort begegnen, endet ihre Existenz. Ergo schrumpft das SL. Damit ein SL auf diese Weise schrumpfen kann, muß allerdings sämtliche Materie am Anfang, aus der ein SL sich ja bildet, aus diesen später einfallenden Teilchen bestehen. Was aber wird dann aus der Materie jenes Sterns, der zu einem SL kollabiert? Die muß ja auch irgendwo bleiben? Ebenfalls ins SL fallen ist nicht, sonst würde es ja nur erst recht schon in der Vergangenheit existieren. Und auch die Materie, die seit späterem Reinfallen immer weiter in die Vergangenheit reiste, bis zum Anfang des SL, was passiert nun mit ihr? Sie befindet sich ja nun wieder in Normal-Raumzeit, müßte also als Materie außerhalb des SL vorhanden sein, und zwar scheinbbar so, als wäre sie gerade entstanden. Zu deutsch: wenn aus einem Stern der Masse X ein SL entsteht, dann bleibt die Materie des Sternes von der Masse X dennoch außerhalb des SL erhalten, und zugleich stößt das SL bei Entstehung nochmals Materie der Masse X aus, die ebenfalls erhalten bleibt. Bei Entstehung eines SL müßte also die daran beteiligte Masse sich verdreifachen, Masse X des Ex-Sterns, die nicht ins SL fällt, Masse X, die dabei "entsteht" (in negativer Zeitlinie ausgestoßen), und die Masse X des SL. Immerhin aber "verbrauchen" sich 2 mal X über die Lebensdauer eines SL hinweg allmählich gegenseitig wieder. Abschließend noch dies: Schwarze Löcher können so niemals anwachsen; wie die Riesenlöcher im Zentrum von Galaxien mit millionenfacher Sonnenmasse entstehen können, wäre so ein totales Rätsel.

OK, viel Worte für nix, denn beide Bilder Hawkings sind eben nur das: Bilder zum Veranschaulichen. So isses also gar nicht (war mir dennoch wert, es durchzuspielen, auch so kann einem manch Mechanismus klar werden, den es ggf. zu berücksichtigen gilt). Wie die Hawking-Strahlung nun genau funzt, was sie "wirklich" ist, weiß ich noch immer nicht, irgendwann find ichs vielleicht noch heraus. Jedenfalls dient bisher kein Bild wirklich dazu, daß da Information ein SL verlassen kann, während es verdampft. Entweder bleibt sie drin und geht in die Vakuumenergie, oder sie bildet eine separate Zeitschleife (von den 2 mal X Massen, die mit dem SL am Anfang entstehen und mit ihm bis zum Ende allmählich vergehen).


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Schwarze Löcher

20.10.2019 um 19:31
@perttivalkonen
perttivalkonen schrieb:Die Sache ist die: Wenn wir uns im Innern eines SL befänden, dann müßte dieses SL die mittlere Materiedichte unseres Universums besitzen. Die liegt bei 4,7 x 10-30 g/cm³. Ein SL mit Sonnenmasse hat wie gesagt gut 1,8 x 1016 g/cm³ als mittlere Dichte und einen Schwarzschildradius von 2953 Metern. Umgerechnet auf ein SL mit 4,7 x 10-30 g/cm³ müßte der Schwarzschildradius gut 1,2 x 1033 Lichtjahre messen, sofern ich mich nicht verrechnet habe. Das beobachtbare Universum hat immerhin einen Radius von 4,6 x 1010 Lichtjahren. Der Durchmesser des Universums müßte also gut 260 Trilliarden mal (2,6 x 1023 mal) so groß sein wie das beobachtbare Universum, damit es ein Schwarzes Loch sein könnte.
Mir will Deine Rechnung irgendwie nicht einleuchten.

Ich komme bei einer grob geschätzten Masse des Universums von 10^53 kg auf einen Schwarschild-Radius von ca. 10 Mrd. LJ.

Das ist "meilenweit" entfernt von Deinen 10^33 LJ.

Wie kommt's, hast Du eine Erklärung dafür?

------------------------------
perttivalkonen schrieb:Oder betrachte die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Dabei umläuft die Sonne das Galaktische Zentrum mit 220km/s. Die Gravitation der Sonne braucht aber 8 Minuten bis zur Erde. Also umkreist die Erde nicht das Massezentrum der Sonne, sondern den Ort, an dem das Massezentrum der Sonne sich vor 8 Minuten befunden hat, immerhin mehr als 100.000 Kilometer vom Massezentrum der Sonne entfernt.
So wie Du es beschreibst, würde sich die Sonne mit 220 km/s im Abstand von 150 Mill km an der Erde vorbeibewegen.

Die Erde ist aber gravitativ an die Sonne gebunden.

Sonne und Erde befinden sich im gleichen "Bezugssystem".

Daher bewegt sich - mMn - die Sonnen-Gravitation quasi synchron mit der Erde (und den übrigen Planeten).

........................
ansonsten:
Alteiche schrieb:Danke für deine Beiträge, du gibst dir immer sehr viel Mühe beim schreiben und erklären :Y:
:)


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20.10.2019 um 22:37
delta.m schrieb:Mir will Deine Rechnung irgendwie nicht einleuchten.
Ich schrieb ja
perttivalkonen schrieb:sofern ich mich nicht verrechnet habe
und zwar aus gutem Grund. Mir kamn es selbst so vor, als hätte ich irgendnen Fehler drin, und als hätte ich, als ich das schon mal vor Jahren berechnet hab, irgendwas anderes rausbekommen gehabt, einen geringeren Radius.

Mein Rechenfehler war, daß ich im Sinne des Holographischen Prinzips die Masse linear mit der Flächengröße des Schwarzschildrandes korelierte. Das aber gilt für die Information, nicht für die Masse. Die geht ja linear mit dem Radius mit. Hab ich glatt verwechselt, mea culpa, mea nulpa.

Rechne ich nun den Faktor aus, um den 1053kg als Masse des Universums über der Masse der Sonne mit 1,9884 x 1030kg liegt, multipliziere diesen mit dem Sonnen-SL-Radius von 9253m und teile das durch ein Lichtjahr á 9.460.730.472.580.800m, erhalte ich 1,56 x 10^10. Also 15,6 Milliarden Lichtjahre.

Da Licht mit seiner Lichtlaufzeit sich bereits über eine "heutige" Distanz von 46 Milliarden Lichtjahren hinweg ausgebreitet hat, und also Gravitation ebenfalls, sollte also ein Raumsektor mit einem Radius von 15,6 Milliarden Lichtjahren bereits die Eigenschaften eines SL besitzen. Meine Überlegung, wieso es noch kein SL sein kann, ist damit falsch. Wäre so ne schöne saubere Erklärung gewesen, wieso wir nicht in nem SL stecken, schade eigentlich.

Ich erinnere mich noch an ne andere Erklärung, die gegen die Auswirkung eines universumsweiten SL spricht. Ein SL entsteht ja, wenn die Gravitation der eigenen Masse so stark ist, daß die Materie hinter den eigenen Schwarzschildrand gezogen wird. Würde nun aber ein Objekt solch eine Gravitation auf sich selbst ausüben, jedoch von anderen vergleichbaren Massen vergleichbarer Distanz umgeben sein, so würde jedes einzelne Materie-Teilchen in alle Richtungen gleich stark angezogen und fiele nicht in eine Richtung. Klar, daß nun alle diese umeinander herumliegenden Massen ebenfalls ein Massezentrum bilden, sodaß nun alles in diese Richtung fallen müßte. Aber wenn sinun gleichermaßen hier herum sich erneut Materieansammlungen der selben Eigenschaft befänden, die diese Bewegung zu dem Zentrum hin verhinderten? Das kann man immer weiter so betrachten, entweder "bis in die Unendlichkeit", oder im Falle eines endlichen gekrümmten Raumes auch in einer endlichen Version.

So wäre ein SL zwar berechenbar, eben ein Raumsektor mit einem Radius von 15,6 Milliarden Lichtjahren, aber der liegt ja nicht in einem ansonsten leeren Raum. Alles wird also von allen Seiten gleich stark angezogen in einem weitgehend isotropen Universum, und verhindert somit die typische Eigenschaft eines SL, daß alle Materie "implodiert". Immerhin aber könnte - oder müßte? - ein solches Universum sich dann doch insgesamt zusammenziehen, oder? Die Materie bleibt zwar in ihrem Raumabschnitt, aber der Raum selber müßte kontrahieren.

Zum Glück expandiert das Universum, es gibt also eine Kraft, die sogar der des SL trotzen kann. Jedenfalls auf große Distanzen. Bereits bei 14,2 Milliarden Lichtjahren "heutiger Distanz" entfernen sich Objekte dank der Raumexpansion mit Lichtgeschwindigkeit von uns.
Wikipedia: Beobachtbares_Universum#Hubble-Radius


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20.10.2019 um 22:46
Mensch, ganz vergessen, da kam ja noch was.
delta.m schrieb:So wie Du es beschreibst, würde sich die Sonne mit 220 km/s im Abstand von 150 Mill km an der Erde vorbeibewegen.

Die Erde ist aber gravitativ an die Sonne gebunden.

Sonne und Erde befinden sich im gleichen "Bezugssystem".

Daher bewegt sich - mMn - die Sonnen-Gravitation quasi synchron mit der Erde (und den übrigen Planeten).
Ich weiß, man kanns auch so betrachten. Allerdings könnten Astronomen auf dem Pluto sich dann wundern, wieso die Sonne stets um drei Sonnendurchmesser von dem Punkt entfernt befindet, wo sie sein müßte, damit der Heimatplanet korrekt um sie kreisen kann.

Da die Sonne aber nicht auf einer sauberen Geraden entlangwandert, sondern auf einer ungefähren Kreisbahn um das Zentrum der Galaxie, verändert sich ihre für den Planeten zu erwartende Position dann aber doch, und diese Veränderung kommt gravitativ eben erst zeitverzögert beim betreffenden Planeten an. Nun wird der natürlich ebenfalls von der Gravitation der Milchstraße mitbeeinflußt, und der Unterschied, ob er dabei mal weiter weg von ist als die Sonne oder näher dran, ist durchaus minimal. Aber es ergeben sich daraus minimalste Abweichungen, die eben erst nach Lichtminuten oder Lichtstunden von der Sonne "korrigiert" werden zu einem wieder stabilen Orbit.Daher gehe ich von einer Art Mischung von beiden Versionen aus. Hab halt nur die eine Variante benannt, wollt es nicht noch komplizierter machen beim Erklären.


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20.10.2019 um 22:57
perttivalkonen schrieb:So wäre ein SL zwar berechenbar, eben ein Raumsektor mit einem Radius von 15,6 Milliarden Lichtjahren, aber der liegt ja nicht in einem ansonsten leeren Raum. Alles wird also von allen Seiten gleich stark angezogen in einem weitgehend isotropen Universum, und verhindert somit die typische Eigenschaft eines SL, daß alle Materie "implodiert". Immerhin aber könnte - oder müßte? - ein solches Universum sich dann doch insgesamt zusammenziehen, oder? Die Materie bleibt zwar in ihrem Raumabschnitt, aber der Raum selber müßte kontrahieren.
Wie Du bereits schriebst, lange Rede, kurzer Sinn. Meinem Verständnis nach zumindest. So empfinde ich das als eine simple und einleuchtende Erklärung die dagegen spricht, ob unser Univ. ein SL sein könnte.
perttivalkonen schrieb:Ich weiß, man kanns auch so betrachten. Allerdings könnten Astronomen auf dem Pluto sich dann wundern, wieso die Sonne stets um drei Sonnendurchmesser von dem Punkt entfernt befindet, wo sie sein müßte, damit der Heimatplanet korrekt um sie kreisen kann.

Da die Sonne aber nicht auf einer sauberen Geraden entlangwandert, sondern auf einer ungefähren Kreisbahn um das Zentrum der Galaxie, verändert sich ihre für den Planeten zu erwartende Position dann aber doch, und diese Veränderung kommt gravitativ eben erst zeitverzögert beim betreffenden Planeten an. Nun wird der natürlich ebenfalls von der Gravitation der Milchstraße mitbeeinflußt, und der Unterschied, ob er dabei mal weiter weg von ist als die Sonne oder näher dran, ist durchaus minimal. Aber es ergeben sich daraus minimalste Abweichungen, die eben erst nach Lichtminuten oder Lichtstunden von der Sonne "korrigiert" werden zu einem wieder stabilen Orbit.Daher gehe ich von einer Art Mischung von beiden Versionen aus. Hab halt nur die eine Variante benannt, wollt es nicht noch komplizierter machen beim Erklären.
Gutes Beispiel für das stringente "Uhrwerk" dem wir gegenüber stehen sozusagen.


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