Schwarzes Loch. Gravitation. Masse.

Thema: Schwarzes Loch. Gravitation. Masse.

Jedes Mal, wenn gesagt wird, dass wenn man die Sonne durch ein massegleiches Schwarzes Loch ersetzen würde, dass dann die Planeten ihre Bahnen beibehalten würden.

Frage: Kann es sein, dass das aber eigentlich gar nicht stimmt? Vergisst man hierbei nicht auch, dass es Sonnenwinde (und / oder ähnliches. Sonnendruck?) gibt, die zusätzlich Kraft auf die Planeten ausüben? Wenn da also ein massegleiches Schwarzes Loch die Sonne ersetzen würde, jedoch aber die zusätzlichen Kräfte ignoriert werden, dann würde doch diese Differenz dazu führen müssen, dass die Planeten mehr oder weniger langsam ihre Bahnen ja doch verlassen würden, was meint ihr dazu?


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If our Sun would be replaced by a black hole with the same mass, the planets would stay on their orbits. But life on Earth would perish due to the missing energy radiated by the Sun.

Quelle:

https://supernova.eso.org/exhibition/images/solarsystemlayout-GC/#:~:text=Replacing%20the%20Sun%20with%20a%20black%20hole%20If,to%20the%20missing%20energy%20radiated%20by%20the%20Sun.

canary schrieb:Jedes Mal, wenn gesagt wird, dass wenn man die Sonne durch ein massegleiches Schwarzes Loch ersetzen würde

@canary
Wo wird sowas denn gesagt?

Dr.Edelfrosch schrieb:Wo wird sowas denn gesagt?

Zum Beispiel in dem Zitat, das der TE am Ende seines Beitrags gepostet/verlinkt hat.

canary schrieb:Frage: Kann es sein, dass das aber eigentlich gar nicht stimmt? Vergisst man hierbei nicht auch, dass es Sonnenwinde (und / oder ähnliches. Sonnendruck?) gibt, die zusätzlich Kraft auf die Planeten ausüben?

Ich denke eher nicht, dass der Sonnenwind sonderlich relevant für diese Frage ist. Die Teilchendichte ist nicht sonderlich hoch und damit ziemlich sicher vernachlässigbar.

Da haben eher andere Massen einen Einfluss, z.B. gerade in der Frühzeit der Staub in der Rotationsscheibe oder Asteroiden. Allerdings heute weniger. Selbst größere Impaktormassen schlagen nicht immer an derselben Stelle ein (das könnte etwas bewegen), es handelt sich um statistische Ereignisse. Die würden so allerdings eh auch dann auftreten, wenn sich im Zentrum ein Schwarzes Loch befände.

So oder so spielt das für die Aussage zu dem Schwarzen Loch und der Sonne keine Rolle, auch wenn sicherlich interessant. Es geht dabei nur um gravitative Effekte. Und wenn man nur die betrachtet, dann stimmt die Aussage.

Bei dem Beispiel geht es im letztlich darum, wie sich das Gravitaionsfeld der Sonne ändern würde. Es soll aufgezeigt werden, dass eine Änderung des Gravitaitonsfeldes nur innerhalb des Sonneradius stattfindet.

Arrakai schrieb:Ich denke eher nicht, dass der Sonnenwind sonderlich relevant für diese Frage ist. Die Teilchendichte ist nicht sonderlich hoch und damit ziemlich sicher vernachlässigbar.

Da gibt es dieses Modell von Sonnensegeln, die durch den Sonnenwind beschleunigt werden. Das funktioniert deshalb so gut, weil im (fast?) Vakuum des Weltalls extrem wenige Partikel für Gegenkräfte sorgen. Wenn wir da also statt der Sonne ein massegleiches ~inaktives~ Schwarzes Loch hätten, würde das Sonnensegel nicht mehr funktionieren.

Jetzt stelle ich mir also vor, dass - in sehr großen Zeitdimensionen gedacht - gerade das Fehlen dieses homogenen Feldes von Partikeln, die von der Sonne abgestrahlt werden, dazu führen müsste, dass (vielleicht nicht unbedingt gleichermaßen alle) Planeten etwas von ihrer ursprünglichen Umlaufbahn um das Schwarze Loch abweichen - und zwar in Richtung des Schwarzen Loches, und umso mehr sie aus ihrer stabilen Umlaufbahn in Richtung des Schwarzen Loches ausbrechen, desto größer wird die Anziehungskraft ausgehend vom Schwarzen Loch.

Und ich könnte mir vorstellen, dass es dazu führen könnte, dass irgendwann in einer fernen Zukunft (zumindest manche) Planeten in einer stark elliptischen Bahn aus dem Sonnensystem hinauskatapultiert werden könnten, weil sowas wie Sonnenwinde (oder so) fehlen würden.

canary schrieb:Da gibt es dieses Modell von Sonnensegeln, die durch den Sonnenwind beschleunigt werden.

Ich dachte immer, Sonnensegel nutzen den Strahlungsdruck der Sonne, also Photonen und keine Teilchen. Sonnenwind ist eine Teilchenstrahlung, also eher schädlich für die empfindlichen Segel.

canary schrieb:Da gibt es dieses Modell von Sonnensegeln, die durch den Sonnenwind beschleunigt werden. Das funktioniert deshalb so gut, weil im (fast?) Vakuum des Weltalls extrem wenige Partikel für Gegenkräfte sorgen. Wenn wir da also statt der Sonne ein massegleiches ~inaktives~ Schwarzes Loch hätten, würde das Sonnensegel nicht mehr funktionieren.

Jetzt stelle ich mir also vor, dass - in sehr großen Zeitdimensionen gedacht - gerade das Fehlen dieses homogenen Feldes von Partikeln, die von der Sonne abgestrahlt werden, dazu führen müsste, dass (vielleicht nicht unbedingt gleichermaßen alle) Planeten etwas von ihrer ursprünglichen Umlaufbahn um das Schwarze Loch abweichen - und zwar in Richtung des Schwarzen Loches, und umso mehr sie aus ihrer stabilen Umlaufbahn in Richtung des Schwarzen Loches ausbrechen, desto größer wird die Anziehungskraft ausgehend vom Schwarzen Loch.

Um irgendwelche Minieffekte die dann auf irgendwelchen astronomischen Zeitskalen Effekte zeigen geht es bei diesem vergleich aber nicht.

Und übrigens spielt bei der Stabilität der Umlaufbahnen das Drei-Körper Problem eine viel, viel, viel größere Rolle als der Sonnenwind. Dessen Effekt kannst du vernachlässigen.

Peter0167 schrieb:Ich dachte immer, Sonnensegel nutzen den Strahlungsdruck der Sonne, also Photonen und keine Teilchen. Sonnenwind ist eine Teilchenstrahlung, also eher schädlich für die empfindlichen Segel.

Oh, ist das so? Das wusste ich nicht. Kann man bei meinem Beispiel stattdessen aber trotzdem den Sonnenwind durch den Strahlungsdruck der Sonne ersetzen, sodass der Sinn trotzdem erhalten bleibt?

Chemik schrieb:Um irgendwelche Minieffekte die dann auf irgendwelchen astronomischen Zeitskalen Effekte zeigen geht es bei diesem vergleich aber nicht.

Was spricht dagegen bzw. Warum soll es dabei nicht um Effekte gehen, die astronomische Zeitskalen voraussetzen?

canary schrieb:sodass der Sinn trotzdem erhalten bleibt?

Im Grunde habe ich noch nicht verstanden, worum es dir überhaupt geht.

Im Sonnensystem ist die Sonne der größte Emmitent von Strahlung, sowohl Teilchenstrahlung, wie auch Elektromagnetische Strahlung. Von außen kommt nicht wirklich viel durch, da die Sonne innerhalb der Heliosphäre alles weg bläst. Daher weiß ich auch nicht, welche "Gegenkräfte" hier gemeint sein können:

canary schrieb:Das funktioniert deshalb so gut, weil im (fast?) Vakuum des Weltalls extrem wenige Partikel für Gegenkräfte sorgen

Und wirklich gut funktioniert das auch noch nicht, wie zahlreiche Experimente aufgezeigt haben:

Wikipedia: Sonnensegel (Raumfahrt)#Praktische Versuche


Und würde die Sonne durch ein Schwarzes Loch ersetzt, ist eh Schicht im Schacht, was sollte da noch für Antrieb sorgen?

canary schrieb:Was spricht dagegen bzw. Warum soll es dabei nicht um Effekte gehen, die astronomische Zeitskalen voraussetzen?

1. Es ist nicht um solche Effekte bei diesem Vergleich geht.

2. Weil der Effekt dann auch so klein ist, dass er sich nur auf irgendwelche Nachkommastellen auswirken würde. Und Genauigkeit, die man bräuchte um diesen Effekt zu sehen, haben wir schlichtweg nicht.

Es gibt da übrigens einen Effekt, den sog. Poynting-Roberton-Effekt, der bei kleinen Teilchen eine Änderung in der Umlaufbahn durch den Sonnenwind bewirken kann:

Wikipedia: Poynting-Robertson-Effekt

Da der Sonnenwind nicht vollständig radial auf die Teilchen trifft, sondern leicht schräg von vorn, werden die Teilchen abgebremst, und wandern eher nach innen, als nach außen.

Bei größeren Körpern, oder gar Planeten, ist dieser Effekt jedoch vernachlässigbar.

Peter0167 schrieb:Im Grunde habe ich noch nicht verstanden, worum es dir überhaupt geht.

Da die Sonne innerhalb der Heliosphäre alles weg bläst, gibt es einen Druck, der in Zusammenhang mit der Gravitation der Sonne und den einzelnen Parametern der Himmelskörper (Masse, Umlaufzeiten, Monde) innerhalb des Sonnensystems stabile, also sozusagen "austarierte" Umlaufbahnen erzeugt. Fehlt dieser Druck, indem man die Sonne durch ein massegleiches, inaktives Schwarzes Loch ersetzt, fehlt meiner Meinung eine Kraft, die dazu führt, dass Planeten aus der Bahn geraten (wie lange das dauert, sei dahingestellt)

Peter0167 schrieb:da die Sonne innerhalb der Heliosphäre alles weg bläst. Daher weiß ich auch nicht, welche "Gegenkräfte" hier gemeint sein können:

Mit Gegenkraft ist gemeint, dass es Reibungskräfte im vermeintlichen Vakuum gibt, die ein bewegendes Objekt abbremsen würden, weil die Dichte im vermeintlichen Vakuum des Weltalls (besonders im Sonnensystem) nicht gleich Null ist.

Aber was bedeutet hierbei, "es sei vernachlässigbar", wenn, weil der Effekt nun eben wirklich sehr klein ist, über sehr große Zeitskalen hinweg Planeten eben tatsächlich sehr langsam aus der Bahn geraten, weil eben eine kleine, zusätzliche Kraft (der Sonnendruck und ähnliches) fehlt? Wäre das wahr, wäre die Aussage:

canary schrieb:If our Sun would be replaced by a black hole with the same mass, the planets would stay on their orbits. But life on Earth would perish due to the missing energy radiated by the Sun.

falsch, richtig?

Peter0167 schrieb:Da der Sonnenwind nicht vollständig radial auf die Teilchen trifft, sondern leicht schräg von vorn, werden die Teilchen abgebremst, und wandern eher nach innen, als nach außen.

lol?
Ich muss gerade echt lachen, weil ich das 100% nicht erwartet hab :D Strahlungsdruck, der von der Sonne ausgeht und Teilchen dazu veranlasst, sich der Sonne anzunähern :D

Danke für diesen Hinweis!

canary schrieb:Da die Sonne innerhalb der Heliosphäre alles weg bläst, gibt es einen Druck, der in Zusammenhang mit der Gravitation der Sonne und den einzelnen Parametern der Himmelskörper (Masse, Umlaufzeiten, Monde) innerhalb des Sonnensystems stabile, also sozusagen "austarierte" Umlaufbahnen erzeugt.

Das Sonnensystem ist alles andere als perfekt austariert. Tatsächlich geht man sogar davon aus, dass Sonnensysteme mit acht Planeten wie wir es haben eher selten sind. Grund hierfür sind Wechselwirkungen der Planeten untereinader ("Drei Körper Problem"). Der Effekt des Sonnenwindes ist dann am Ende einfach vernachlässigbar.

canary schrieb:Wäre das wahr, wäre die Aussage:

Zitat von canarycanary schrieb:
If our Sun would be replaced by a black hole with the same mass, the planets would stay on their orbits. But life on Earth would perish due to the missing energy radiated by the Sun.

falsch, richtig?

Mit einem solchen Anspruch ist quasi jeder Vergleich falsch.

Chemik schrieb:Grund hierfür sind Wechselwirkungen der Planeten untereinader

Und die haben es durchaus in sich...

Nach ein paar hundert Millionen Jahren (500–800 Mio. Jahre nach Entstehung der Sonne) kommt es zu einer 2:1-Resonanz (englisch mean motion resonance, MMR) zwischen Jupiter und Saturn. Dadurch steigen die Exzentrizitäten, und das System destabilisiert sich. Die Planeten Saturn, Uranus und Neptun kommen einander und der Scheibe aus Planetesimalen nahe. Dadurch werden die Planetesimale praktisch schlagartig zerstreut, ein Teil der Planetesimale fliegt in das innere Planetensystem und löst dort das Große Bombardement aus. In etwa 50 Prozent der simulierten Modelle kommt es dabei auch zu einem Platzwechsel zwischen den zwei äußersten Gasplaneten Uranus und Neptun (siehe die Grafik rechts).[1] Nach etwa hundert Millionen Jahren erreichen die Planeten schließlich ihre heutigen Entfernungen, ihre Exzentrizitäten werden gedämpft und das System stabilisiert sich wieder.

Wikipedia: Nizza-Modell

Wäre mal interessant zu erfahren, was diese Modelle für die Zukunft des Sonnensystems vorhersagen :)

Peter0167 schrieb:Wäre mal interessant zu erfahren, was diese Modelle für die Zukunft des Sonnensystems vorhersagen

Alles. Von alles bleibt wie es ist über diverse Kollisionen, Platz tauschende Planeten, Planeten, die das Sonnensystem verlassen gibt's bei kleinen Variationen eine Vielzahl an Szenarien.