Gravitationswellen: Woher kommen die drei Sonnenmassen Energie?

@nocheinPoet

nocheinPoet schrieb:Bei Rotationsenergie ist das anders, die kann nicht weg transformiert werden, theoretisch sollte man dann ein Elektron nur schnell genug rotieren lassen, damit es dann ein Schwarzes Loch wird ... ;) - oder?

Ein Elektron kann man gar nicht zum rotieren bringen, darf es sich nicht einmal als etwas vorstellen, das rotieren kann und Spin hat auch nicht mit Rotation im klassischen Sinne zu tun.

@kalamari

kalamari schrieb:Aber da Photonen mit Gravitation in Wechselwirkung stehen war das nur ein "Hirnfurz".

hoffen wir es. Nicht das noch ein Schlauberger bei Cern auf den Gedanken kommt, Photonen über Ihre Wechselwirkungen oder besser gesagt nicht vorhandener auf einander los gehen zu lassen.

fritzchen1 schrieb:hoffen wir es. Nicht das noch ein Schlauberger bei Cern auf den Gedanken kommt, Photonen über Ihre Wechselwirkungen oder besser gesagt nicht vorhandener auf einander los gehen zu lassen.

Sag mal, hast du irgendwas geraucht oder wieso schreibst du solchen Bullshit?

@ArchLinux

ArchLinux schrieb:Ein Elektron kann man gar nicht zum rotieren bringen, darf es sich nicht einmal als etwas vorstellen, das rotieren kann und Spin hat auch nicht mit Rotation im klassischen Sinne zu tun.

Jetzt hast Du es verraten. :D

@nocheinPoet

nocheinPoet schrieb am 23.06.2016:so in Summe sollten es 65 Sonnenmassen sein, das neue schwarze Loch hat aber nur 62 Sonnenmassen

Ist das wirklich so? Gibt es Messdaten die diese Masse bestätigen?

Es nämlich der Fall das durch den Verlust an potentieller Energie, das heißt die SL nähern sich an, die Gravitationswellen abgestrahlt werden.
So wurde auch die ersten Gravitationswellen indirekt nachgewiesn.
Wikipedia: Gravitationswelle#Indirekte Nachweise

D. h. die potentielle Energie geht teilweise in Form von Gravitationswellen verloren, wobei aber die Ruhemassen der beiden Objekte gleichbleibt. Der Effekt ist ähnlich wie z.B bei Strahlungsemission von angeregten Elektronen. Die abgestrahlte Energie eines Photons z.B. bei Halbeiterübergängen kommt nicht aus der Ruhemasse eines Elektrons sondern aus der Potentialdifferenz vom Übergang vom höheren Energieband ins Niedere.
Und zwei SL im Abstand r = 100 Mio km oder was auch immer haben sicher ordentlich potentielle Energie:

Das ganze ist denke ich besser beschrieben hier:

As the gravitating system loses energy by emitting radiation, the distance between the two bodies shrinks at a rate

http://www.tat.physik.uni-tuebingen.de/~kokkotas/Teaching/NS.BH.GW_files/GW_Physics.pdf (Archiv-Version vom 27.10.2016)

auf Seite 16 ganz unten.

Das heißt auf deine Frage: Auch nach dem Mergen könnte die Gesamtmasse nun 65 Sonnenmassen sein (außer du hast da andereweitige Literatur was spannend wäre). Die 3 Sonnemassen an abgestrahlter Energie war die potentielle Energie der beiden Objekte die frei geworden ist beim Zusammenstoßen.

@mojorisin

... so in Summe sollten es 65 Sonnenmassen sein, das neue schwarze Loch hat aber nur 62 Sonnenmassen

Ist das wirklich so? Gibt es Messdaten die diese Masse bestätigen?

So steht es geschrieben im Netz, an vielen Stellen und aus den Messdaten der Wellen geht die Masse beider Löcher hervor, wurde so angegeben und eben auch, dass die Summe dann 65 Sonnenmassen sein sollte, aber drei eben durch die Gravitationswellen in Form von Energie abgestrahlt wurden.

Es nämlich der Fall das durch den Verlust an potentieller Energie, das heißt die SL nähern sich an, die Gravitationswellen abgestrahlt werden. So wurde auch die ersten Gravitationswellen indirekt nachgewiesen. Wikipedia: Gravitationswelle#Indirekte Nachweise D. h. die potentielle Energie geht teilweise in Form von Gravitationswellen verloren, wobei aber die Ruhemassen der beiden Objekte gleichbleibt.

War ja auch mal mein Gedanke, passt aber nicht so zu den Aussagen im Internet. Hatte ich ja im ersten Beitrag zitiert.

mojorisin schrieb:Das heißt auf deine Frage: Auch nach dem Mergen könnte die Gesamtmasse nun 65 Sonnenmassen sein (außer du hast da andereweitige Literatur was spannend wäre). Die 3 Sonnemassen an abgestrahlter Energie war die potentielle Energie der beiden Objekte die frei geworden ist beim Zusammenstoßen.

Offenbar ist es eben nicht der Fall, die Massen wurden schon ganz klar mit 29, 36 und dann in Summe nur 62 angegeben und explizit erklärt, drei wären da in Form von Energie als Gravitationswellen abgestrahlt worden.

Also schon doch erst mal den Thread wert, das genauer zu hinterfragen.

@nocheinPoet

nocheinPoet schrieb:drei wären da in Form von Energie als Gravitationswellen abgestrahlt worden.

Vielleicht hilft das hier:

The energetics of a BBH merger can be estimated at the order of magnitude level using simple Newtonian arguments. The total energy of a binary system at separation r is given by E ≈ Mc2 −Gm1m2=ð2rÞ . For an equal-mass system, and assuming the inspiral phase to end at about r ≈ 5 GM/c2 , then around 2% – 3% of the initial total energy of the system is emitted as GWs. Only a fully general relativistic treatment of the system can accurately describe the physical process during the final strong-field phase of the coalescence. This indicates that a comparable amount of energy is emitted during the merger portion of GW150914, leading to ≈ 5%
of the total energy emitted

Aus "Properties of the Binary Black Hole Merger GW150914" Abbott et al. Seite 8
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1602/1602.03840.pdf

@mojorisin

Hilft nicht wirklich, denn wir lesen:

Bei GW150914 führte die Kollision und Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher von 36 und 29 Sonnenmassen zu Gravitationswellen mit einer Energie von insgesamt etwa drei Sonnenmassen und einem Schwarzen Loch von 62 Sonnenmassen.

http://www.spektrum.de/news/erneut-gravitationswellen-nachgewiesen/1413640

Und auch hier ganz deutlich:

Interessant auch der Unterschied in den Massen. 36 plus 29 ergibt ja 65 und nicht 62. Das bedeutet, dass bei der Verschmelzung der beiden schwarzen Löcher ganze drei Sonnenmassen verschwunden sein müssen. Aber die sind natürlich nicht verschwunden: Das ist genau die Energie, die in den Gravitationswellen steckt.

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/02/08/der-direkte-nachweis-von-gravitationswellen/

Florian Freistetter ist da eigentlich schon immer recht genau. Es klingt in vielen Artikeln dazu immer so, dass die beiden einzelnen Massen eben das 29 und 36 fache unserer Sonne betrugen und drei Sonnenmassen eben nicht in der Masse des neuen Schwarzen Lochs auftauchen, da sie in Form von Energie als Gravitationswellen abgestrahlt wurden.

Es kann natürlich auch sein, dass da wer was "allgemeinverständlich" zu geschriebenen hat und es dann "falsch" überall übernommen wurde. Mal sehen, eventuell frage ich dazu auch noch mal direkt ein paar Physiker die darüber bloggen.

@nocheinPoet

nocheinPoet schrieb:Hilft nicht wirklich, denn wir lesen:

Nein, mit Hilfe meinte ich zu verstehen warum die Gesamtmasse am Ende kleiner ist. Meine erste Vermutung war falsch, aber ich habe auch nicht geschaut und ein Link im Eingangspost war auch nicht vorhanden ;-). In dem Artikel den ich verlinkt habe steht aber einiges zu drinnen ist aber halt zeitintensiv, möchte man sich richtig damit auseinandersetzen. In dem obigen Paper, sind die Massen benannt, von dem her ist die Fragestellung berechtig und interessant. Aber ich glaube man findet darin auch Erklärungen wenn mans durchgeht.

Was ich nocht gefunden habe ist:
Wikipedia: Chirp mass

Chirp Masse geben eine Abhängigkeit der Amplituden in Verhältnis der Einzelmassen. Es ist wohl so das je ähnlicher die Einzelmassen der beiden Objekte, desto mehr Energie wird als GRavitationswelle abgestrahlt. Oder so ähnlich. Kann sich ja jeder selber reinlesen.

@mojorisin

Ja ist schon seltsam, entweder sind dann doch die Einzelmassen der drei Löcher wo falsch angegeben, oder es gibt doch einen Prozess, der wirklich aus den Massen der Löcher was abgreifen kann. Wobei mir ja bisher da nur die Hawking-Strahlung bekannt wäre.

@nocheinPoet

nocheinPoet schrieb:Ja ist schon seltsam, entweder sind dann doch die Einzelmassen der drei Löcher wo falsch angegeben, oder es gibt doch einen Prozess, der wirklich aus den Massen der Löcher was abgreifen kann. Wobei mir ja bisher da nur die Hawking-Strahlung bekannt wäre.

Es ist glaube kein besonderer Prozess. Ich kann es dir leider nicht erklären aber in der Orginalveröffentlichung die ich verlinkt habe stehen die Details drin:

Sowas wie das hier:

The calculation of the final mass also provides an estimate of the total energy radiated in GWs as

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1602/1602.03840.pdf

Gerade auch noch gefunden:

The concept of mass in general relativity (GR) is more complex than the concept of mass in special relativity.

Wikipedia: Mass in general relativity
(Der Link ist eigentlich recht interessant)

Fazit: Ich kann dir keine Antwort liefern wie jetzt plötzlich die Massen von SL abnehmen. Allerdings glaube ich das man zum Verstehen des Verschmelzens von zwei so schweren Sl sehr vorsichtig sein muss mit intuitiven Annahmen die nicht auf der ART basieren. Siehe Wiki-Link.

@mojorisin

mojorisin schrieb:....sehr vorsichtig sein muss mit intuitiven Annahmen die nicht auf der ART basieren. Siehe Wiki-Link.

Korrekt, besonders bei der "Energieform" die das Gravitationsfeld selbst beschreibt ..... Deshalb habe ich im anderen Thread bereits auf die Killingvektorfelder angesprochen, die diesen Falles zum tragen kommen.
NG und Danke für deine Informationen.

@Z.

Z. schrieb:Deshalb habe ich im anderen Thread bereits auf die Killingvektorfelder angesprochen, die diesen Falles zum tragen kommen.

Was haben die Killingvektorfelder mit dem Masseverlust zu tun? Ganz ehrlich ich bin nicht so in der ART das ich den Masseverlust erklären kann. Aber wenn das jemand hier kann, und zwar auf einfache Weise, das wäre super.

@mojorisin
Der Killingvektor hat etwas mit der "Energie" Darstellung des G-Feldes zu tun.
Das kommt noch.
Bis später
LG

Ps: Masseverlust?
Wo ist das Problem... Drehimpulse werden abgebaut.
Evtl. gravitativ bedingte Bindungsergien der SL beim Merging frei..
Im Grunde werden potentielle Bewegungs und Bindungs-Energien abgebaut.

@Z.

Z. schrieb:Wo ist das Problem...

Zu verstehen wie SL effektiv Masse verlieren können. Ich frage dich mal anders: In dem Abott et al. Paper werden Massen angegeben von 36 und 29 Sonnemassen und die Endmassen werden angegeben mit 62 Sonnemassen.

Warum wurden gerade 3 Sonnenmassen abgestrahlt? Und wie ist es möglich das die Masse der SL abnimmt? Kann die Masse eines SL auch abnehmen außer Hawking-Strahlung? Was wäre wenn das Verhältnis der Löcher z.B. 62 Sonnenmassen und 3 Sonnenmassen wäre? Wäre dann am Schluss praktisch das eine einfach verschwunden?

@Z.

Z. schrieb:Wo ist das Problem... Drehimpulse werden abgebaut. Evtl. gravitativ bedingte Bindungsergien der SL beim Merging frei..

Offenbar sind es eben keine Drehimpulse, oder die Energien daraus, denn in der Masse der beiden Löcher steckt diese nicht drin.

Im Grunde werden potentielle Bewegungs und Bindungs-Energien abgebaut.

Was soll denn nun wieder potenzielle Bewegungsenergie sein? Potenzielle Energie ist nicht kinetische Energie, was soll denn potenzielle kinetische Energie sein?

@mojorisin
und andere.....
Moin Moin...

mojorisin schrieb:Zu verstehen wie SL effektiv Masse verlieren können. Ich frage dich mal anders: In dem Abott et al. Paper werden Massen angegeben von 36 und 29 Sonnemassen und die Endmassen werden angegeben mit 62 Sonnemassen.

Warum wurden gerade 3 Sonnenmassen abgestrahlt? Und wie ist es möglich das die Masse der SL abnimmt? Kann die Masse eines SL auch abnehmen außer Hawking-Strahlung? Was wäre wenn das Verhältnis der Löcher z.B. 62 Sonnenmassen und 3 Sonnenmassen wäre? Wäre dann am Schluss praktisch das eine einfach verschwunden?

Nun sagen wir, statt von Masse zu sprechen (was eben zur Verwirrung führen kann, was ich ja mehrfach deutlich machte, wegen dessem üblichen Bezug zu Materiekonfigurationen etc.), wir sprechen lieber von Energie im allgemeinen und unterteilen dann die Gesamt-Energie in die geeigneten Energiebegriffe.

In sofern resultiert die Gesamt-Energie eines "Keer-Lochs" anteilig aus Ruheenergie und aus Rotationsenergie. (=Drehimpuls)

Der max mögliche Anteil der Rotationsenergie liegt bei ca. 30% der Ruheenergie des "KL". Dh. bei geringeren Drehimpulswerten als dem max (zB. Ruheenergie-Massen-Äquivalenz des Keerlochs 10 Sonnenmassen), kann die Rotationsenergie anteilig zB. nur einem Wert von 10% entsprechen. Die Gesamt-Energie des "KL" wäre diesen Falles ca. 11 Sonnenmassen = kurz 11 M☉ / Energie-Massen-Äquivalenz.

Das Beispiel "KL" hat somit bei max Rotation dementsprechend die Gesamtenergie (aus Eruhe und E-Drehimpuls) von beispielhaften 13 M☉ Gesamt-Energie. ((Man geht im allgemeinen davon aus das Keer-Löcher im Prinzip am max Rotieren. Dies resultierte entsprechend ARt gerechten aufwendigen C-Simulationen.))

Sprich angenommen 30 M☉ Ruheenergie = beispielhafte 39 M☉ Gesamt-Energie, da 9 M☉ bei max Rotation aus Drehimpulsenergie resultieren. (Summen bitte nur als Beispiel, die exakte Summe aus Berechnung ist ART gerecht wesentlich komplizierter).

Wie verlieren die Löcher nun Energie und welche Energieform wird anhand G-Wellen abgestrahlt?
Nun "KL" sind sehr eigen was derer Ruheenergie betrifft, die wir im Grunde als dem KL resultierende "intrinsische Energie" dessen entsprechender Metrik betrachten können. Und solange dem Loch prinzipiell keine Ruheenergie entweichen kann, sollte derjenige hier sogenannte "intrinsische Energiewert" höchsten zunehmen können aber nicht abnehmen.
(s. auch Hawking Theorem Radius-EH kann nur zunehmen, vergessen wir für den Moment die H-Strahlung.)


Bei der Rotationsenergie sprich Drehimpulsenergie, ist das nicht der Fall, diese kann auch abnehmen. Warum?
A. Weil ein Teil der Gesamt-Energie des "KL" (den Drehimpuls betreff) nun sozusagen "nicht mehr hinter dem EH liegt", sondern auch anteilig aus dem Energiewert der Raumzeit im "nahen Aussenbereich" des Loches resultiert. Dieser Bereich die Ergosphäre, die sich ellyptisch um den EH formt, gehört zur Gesamt-Energie des Keer-Lochs. (Ergosphäre und KL bilden somit ein System)
Sie rotiert exakt mit dem Loch und dadurch auch die gesamte Raumzeit innerhalb der Ergosphäre. Nimmt nun derer Rotationsgeschwindigkeit zB. durch irgendeine Wechselwirkung ab, sinkt auch automatisch die Gesamt-Energie des "KL".
(siehe oben).

A1. Schaun wir uns nun mal die Art der Wechselwirkung der Ergosphären bei Mergern im Endstadium an:

Merging Black Holes [720p]

Externer Inhalt
Durch das Abspielen werden Daten an Youtube übermittelt und ggf. Cookies gesetzt.

Wir sehen das die 2 rotierenden "KL" sicher immer näher kommen, daraus resultiert eine stetig Zunahme an Wechselwirkungen über die jeweilig umgebenden Raumzeiten. (Gravitationsfelder/Krümmungen =RZten). Die Rotationsernergie der Ergosphären nimmt ab. Resultat starke G-Wellenabstrahlung auf Grund Verlust potentieller Rotations-Energie, die bei dieser Nähe der Ergosphären zueinander im Endstadium eine hohe GW-Leistung erreicht. (die von mir sog. "intrinsische Energie" ist nicht betroffen)

A2. Was man hier im Video nicht sofort sieht, aber bei näherer Betrachtung auffällt ist, das die beiden "KL" im Falle des Merging-Vorgangs, die ihnen weit vorher gegebenen relativ stabilen Rotationsachsen-Zentren verlassen.
Hier eine einfache Grafik zur relativ stabilen Rotationsachse eines "KL" das um dessen sonst "stabile" Achse rotiert.


Bei Annäherung der "KL" jedoch verlassen die Achsen langsam deren Schwerpunkte/Zentren, sie finden entsprechend der Dynamik während des Mergings ein gemeinsames Zentrum, gegen welches die vorangehenden Rotations-Achsen nun zu schwingen beginnen. (Achse...aus der Ruhe kommen)

Dieses Verhalten beschreibt die den finalen Mergern A1. vorangehende relativ gleichmäßige Abgabe von GW-Strahlung.
Denn auch das "Auf und Abschwingen" gegen das gemeinsame Zentrum das sich zwischen den "KL" etabliert erzeugt Gravitationsstrahlung, selbst wenn die Ergosphären noch "weit voneinander" entfernt sind.

Die jeweilige Dynamik A1./A2. Stärke/Dichte der GW kann man hier sehen.

A2. beschreibt die "recht homogene" Abgabe von GW, betreff Einschwingen der Achsen bevor es zum finalen Merger kommt. (Siehe "Inspiral" Zone) Und den Fall A1. höhere Dichte und ansteigende GW-Energieabgabe. (S. "Merging" Zone)

Bei all diesen Vorgängen stammt die abgegebene Gravitaionswellen-Energie imho aus Dreh- und Bewegungsimpulsen der jew. "KL". Sprich potentiellen Energien des KL.

Abgabe gravitativer-Bindungsenergie?
A3. Es bleibt noch das finale Merging, sprich wenn beide EH drastisch zum Zentrum der gemeinsamen Achse streben und sich gerade berühren, um folgend miteinander in Kürze zu Verschmelzen.

Theoretisch ist gravitativ bedingte Bindungsenergie mit der Idee der Materie verbunden. Ich versuche jedoch von solchen Materie behafteten Vorstellungen Abstand zu nehmen (wie bereits bemerkt ;) ), da apriori nicht klar ist in welcher Form die Energie, hier "intrinsische Energie" genannt, tatsächlich innerhalb des Lochs anliegt!

Gravitativ bedingte Bindungsenergien können verschiedenen Artikeln zu Folge als "Gravitation der Gravitation" augefasst werden.
Heißt umschrieben, ein "Gravitationsfeld kann wiederum Gravitation erzeugen" (selbstverstärkend). Versucht man sich zB auf Basis materiefreier Lösungen der Feldgleichungen (Brillwellen) an dieses Konstrukt heranzutasten, liegt es imho auf der Hand das G-Felder die sich vereinigen, Verschmelzen, zur Abgabe "hypothetisch materiefrei bedingter G-Bindungsenergie" innerhalb der G-Felder angeregt werden. Die Abgabe von G-Bindungsenergien sollte beim anfäglichen Verschmelzen bis zum finalen Mergern der EH.... vom Maximum GW-Energieabgabe zu derer Minimum streben. Grund, solange die EH die endgültige Form ihrer gemeinsamen Sphäre nicht erreicht haben, umso offener das "Scheunentor" ;). Spass beiseite.

Während die EH verschmelzen, spiralieren sie anteils wie immer dicker werdende Fäden um das Rotationszentrum beider "KL" auf einander zu. Während dieser Phase sind sie imho, sprachgebräulich ausgedrückt, am durchlässigsten für die Abgabe von G-Energien die sich innerhalb EH aus Bindungsenergien zusammensetzen könnten. Ist die finale gemeinsame Sphäre in "Ruhe", sprich hat sich komplett ausgebildet, schliesst sich das Tor.
Die kann man imho in der Grafik dem Bereich.... Ende Merger Anfang bis Ende Ringdown entnehmen.
Ich spekuliere das hier zusätzlich Abbau potentielle Drehimpuls = G-Welle, auch noch eine Abgabe von gravitativ bedingten Bindungsenergie "Gravitation der Gravitation" stattfinden könnte. Eben genau und erst ab dann, wenn die beiden EH sich tatsächlich berühren.

Das führte IMHO theoretisch einmalig und sehr kurzfristig zu einem Abbau des von mir hier sog. "intrinsischen Energie Potentials" innerhalb und auf EH, durch Abgabe von G-Wellen. Ansonsten kann ich mir kaum Vorstellen das die von einem User und in Artikeln so genannte (70%tige Anteil) Ruhemasse (ohne 30%tigen potentielle Drehimpulsenergie) auch nur in irgendeiner Weise abnehme.
Apriori werden potentielle Bewegungsenergie Drehimpuls etc. abgebaut und abgestrahlt.


Zuletzt:
Die tatsächliche Berechnung der eigentlich betroffenen G-Felder der Ringsingularitäten ist hoch kompliziert. Da diese sich
x. nur schwer als Energie und deren potentieller Energieinhalt x2. nur schwer ermitteln und definieren lässt.
Führt aber nun zu weit.

Bitte um Kritiken, Fragen und Anregungen. Verzeiht wenn teils schwer verständlich, wenn bitte fragt, ich kann aus Zeitgründen und auf Grund komplexer Probleme, extrem dynamische sachverhalte in Worte zu fassen, nicht immer eindeutigst funktionieren.
Gott verzeihe.
LG Z.

@Z.

Nun sagen wir, statt von Masse zu sprechen (was eben zur Verwirrung führen kann, was ich ja mehrfach deutlich machte, wegen dessem üblichen Bezug zu Materiekonfigurationen etc.), wir sprechen lieber von Energie im allgemeinen und unterteilen dann die Gesamt-Energie in die geeigneten Energiebegriffe.

Warum "lieber" und warum "wir" und bei wem hat es zu Verwirrung geführt, oder bei wem könnte es dazu führen?

Bei keinen hier hat das wohl zur Verwirrung geführt, man kann natürlich auch die Gesamtenergie eines Schwarzen Loches betrachten, aber die (Ruhe)Masse ist nun mal real eine gegebene Eigenschaft welche neben dem Rotationsimpuls und der Ladung ein Schwarzes Loch definiert.

Verwirrend kann nur die unklare Nutzung der Begriffe Masse und Ruhemasse führen, wenn man unter Masse auch eben mal dynamische Masse verstanden haben will. Bleiben wir aber sauber bei der aktuellen Definition der physikalischen Begriffe, passt das alles sehr gut und verwirrt sicher auch nicht.

Ich hatte das schon an einem Beispiel erklärt, die Erde ⊕ hat eine Masse von = 5,974 · 10 ²⁴ kg und natürlich ist damit die Ruhemasse der Erde gemeint. Die Erde rotiert und hat somit auch einen Drehimpuls. Und sie bewegt sich auch um die Sonne, im Sonnensystem hat sie auch kinetische Energie. Man könnte nun noch die potenzielle Energie der Erde im Gravitationsfeld der Sonne hinterfragen.

Aber auch hier ist nichts das verwirrend sein sollte. Und es kommt wohl kaum wer auf die Idee, nun auch der Erde immer nur eine Gesamtenergie zuzuordnen und nicht mehr von deren Masse zu sprechen.

Ganz deutlich, die Erde hat eine (Ruhe)masse, auch wenn ihre Materie selber bewegt ist. Objekte ohne Ruhemasse bewegen sich im Vakuum mit c, Photonen haben keine (Ruhe)masse und bewegen sich mit c.

Ein Schwarzes Loch und die Erde ebenso bewegen sich offenkundig nicht mit c, beide haben eine Masse. Diese Masse wird in Einheiten der Masse angegeben, sie erzeugt ein Gravitationsfeld.

Die "Materie Konfiguration" der Masse eines Schwarzen Loches spielt keine Rolle, es zeigt sich einfach mit seiner Masse, wie sich auch die Erde so zeigt. Nur können wir uns der Erde nur bis zur Oberfläche nähern bei zunehmender Gravitation. Wir können sie aber theoretische bis auf ein Schwarzes Loch zusammendrücken, es wird sich an der Masse der Erde nichts ändern, der Mond würde so wie bisher um diese kreisen.

Sprich angenommen 30 M☉ Ruheenergie = beispielhafte 39 M☉ Gesamt-Energie, da 9 M☉ bei max Rotation aus Drehimpulsenergie resultieren. (Summen bitte nur als Beispiel, die exakte Summe aus Berechnung ist ART gerecht wesentlich komplizierter).

Das klappt so nicht, für das eine Schwarze Loch wurde eine Masse von 36 Sonnenmassen angegeben und das ist Ruhemasse. Der Drehimpuls ist da also nicht bei. Du kannst nun nicht einfach so tun, als wären die 36 Sonnenmassen äquivalent zur Gesamtenergie mit Drehimpuls um dann die Ruhemasse entsprechend zu verringern, damit Du Energie für die Gravitationswellen aus dem Drehimpuls nehmen kannst.

Ganz deutlich, in der Physik ist es belegt Usus mit Masse die Ruhemasse zu bezeichnen, bedeutet die Ruhemasse der beiden Schwarzen Löcher war eben einmal das 29 und einmal 36-fache der Sonnenmasse. Und das neue Schwarze Loch hat eine Masse von 62 und nicht von 65 Sonnenmassen und auch hier ist es die Ruhemasse.

Es ist nun mal davon auszugehen, dass es hier immer die Ruhemasse ist, denn in der Physik wird eben nun mal mit Masse die Ruhemasse bezeichnet.

Natürlich könnte da wer was falsch gemacht haben und einfach mal die Energie des Drehimpulses auf die Ruhemasse addiert haben, das wäre dann aber zumindest unsauber und wohl irritierend. Denn das hätte dann explizit erwähnt werden müssen.

Du vermutest nun also nur, dass die drei Sonnenmassen aus den Drehimpulsen kommen müssen, hatte ich aber auch schon mal vermutet, und das hilft so nicht weiter. Es klärt eben die Frage nicht, Du meinst, es ist so, toll, aber das belegt die Dinge eben nicht.


Lieben Gruß

neP

@Z.

In sofern resultiert die Gesamt-Energie eines "Keer-Lochs" anteilig aus Ruheenergie und aus Rotationsenergie. (=Drehimpuls)

Danke für deine ausführliche Antwort. Wenn ich dich jetzt richtig verstandnen habe dann kommt die Energie der Gravitationswellen aus der Rotationenergie und der potentiellen Energie aus dem Abstand der zwei Löcher zuvor:
siehe hier:

Z. schrieb:ei all diesen Vorgängen stammt die abgegebene Gravitaionswellen-Energie imho aus Dreh- und Bewegungsimpulsen der jew. "KL". Sprich potentiellen Energien des KL.

Das wir hier die Beschreibung von Kerr-Löchern haben, also rotierende ungeladen Löcher, ist klar. Tatsächlich ist mir das mit den Massen aber immer noch nicht klar, insbesondere wenn ich mir die Linienelemente anschaue zur Beschreibung von Kerr-Löchern:

Zitat von Wikipedia:
Wikipedia: Kerr-Metrik

mit den Größen

Dabei ist c die Vakuumlichtgeschwindigkeit, τ die Eigenzeit, M die Masse des felderzeugenden Körpers und r_s der Schwarzschild-Radius. Der Parameter a wird auch Kerrparameter genannt. Er ist gemäß Definition proportional zum Drehimpuls J der rotierenden Masse. Ist der Kerrparameter positiv, so führt der Körper der Masse M eine prograde Rotation aus.

In der obigen Formel haben wir ja jetzt einen Parameter für die Masse M und auch einen für die Rotation sprich Drehimpuls J. Theoretisch kann man ja mit dieser Formel das Linienelement von SL1 mit 39 M☉ und SL2 mit 26 M☉ berechnen. Lange nach dem Merging kann ich auch das Linieneelemente von dem resultierenden SL mit SL3 mit 62 62 M☉.

Für was steht jetzt aber die 39, 26 und 62 in der obigen Formel? Es muss ja eigentlich die felderzeugende Masse M sein? Wie kann die aber abnehmen?

Noch eine Sache:

Z. schrieb:Der max mögliche Anteil der Rotationsenergie liegt bei ca. 30% der Ruheenergie des "KL"

Dazu habe ich noch eine Frage: Das ist ja eigentlich genau der Kerrparameter a, der das Verhltnis aus Drehimuls zu Masse angibt, richtig? Siehe in der Formel oben mit a = J/(Mc).

Jetzt habe ich hier gefunden:

Diese Zahl ist physikalisch gesprochen ein spezifischer Drehimpuls a = J/Mc ....In geometrisierte Einheiten (G = c = 1) variiert a zwischen den Werten -M (maximale retrograde Rotation) und +M (maximale prograde Rotation). .... hat 1974 herausgefunden, dass die Rotation einen kritischen Maximalwert hat, nämlich a = 0.998M. Gilt exakt a = 0, so geht die Kerr-Lösung in die statische Schwarzschild-Lösung über.

a = 0.998 M würde ja bedeuten das die die Masse M nochmals zusätzlich mit 99,8 % rotieren kann? Wenn a = 0 dann ist das ganze die Schwarzschildlösung da J = 0 also kein Drehimpuls das macht dann eigentlich Sinn, dann verstehe ich aber deine 30% nicht.


Noch eine Frage dazu zur Veröffentlichung der ersten Gravitationswellen:

we infer the mass and spin of the remnant BH to be
M^source_f = 62 M⊙, and a_f =0.67

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1602/1602.03840.pdf Seite 7

Weißt du warum die Massen und Drehmomente immer einzeln angegeben werden?

VG

@mojorisin

Das ist doch geklärt, ein Auszug:

zwei Eigenschaften: Masse und Drehimpuls - Kerr-Löcher haben also die physikalischen Eigenschaften Masse M und Drehimpuls J. ...

Eigenschaften der Kerr-Lösung - Es gibt zwei Horizonte, ... Beide Horizonte hängen nur von der Masse und dem Drehimpuls des Loches ab!

http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/kerr-loesung/219

Ganz klar haben rotierende Schwarze Löcher eine Masse, eine Ruhemasse und darin ist eben nicht der Drehimpuls enthalten, sondern dieser wird einzeln aufgeführt. Die "Annahme" von @Z. in den genannten Masse wäre nun auch der Drehimpuls enthalten ist somit falsch. Ich denke wir müssen das hier nun nicht wieder über viele Seiten diskutieren. Auch wenn er dem so nicht folgen mag und das einfach mal anerkennen. Wenn hier nichts wirklich belastbares anders Lautendes vorgelegt wird, ist der Punkt geklärt.