Massezunahme eines schwarzen Loches beobachtbar?

@wuwei

Aber sie schrumpfen auch, von sich aus, aufgrund einer Strahlung dessen Name mir gerade nicht einfällt.

Wie ist das möglich: Sobald die Masse des SLs verändert wird, verändert sich automatisch auch der Ereignishorizont.

Somit kann das Universum kein schwarzes Loch sein, da es wächst anstatt zu Schrumpfen.

@ceyxx
das universum kann auch schrumpfen. das hängt davon ab welche kräfte überwiegen.
dunkle energie oder dunkle materie + materie.
manche behaupten, das universum wird schon bald wieder schrumpfen. andere sagen, das es sich noch weiter ausdehnen wird.

@wuwei
@Malthael

Abgesehen davon hat das Universum aufgrund der unvorstellbaren "Massen" leeren Raumes eine viel zu geringe Dichte, um ein SL zu sein.


Jetzt bin ich vollkommen verwirrt:

Wächst ein SL beim Masseverlust, oder schrumpft es? Kann mich an das gelesene gerade nicht so recht erinnern.

Dass der Ereignishorizont sich ausdehnt kann ich mir nicht vorstellen, dieser müsste entweder mitschrumpfen oder irgendwann verschwinden.

@ceyxx
leeren raum gibt es nicht wirklich. das universum ist bis oben hin voll.
https://www.youtube.com/watch?v=2abuJ9K0rbg

@ceyxx

Dass der Schwarzschilradiusfür die Masse unseres Universums nur einige Lichtjahre groß wäre habe ich doch schon geschrieben. Allerdings kann das Licht unser Universum (wie in ein schwarzes Loch) nicht verlassen. Im größeren Maßstab müssen da noch andere Kräfte wirken. Aber das weiß ja nichtmal die Forschungsspitze richtig Bescheid: Dunkle Energie und so...
Ich denke nicht, dass wir hier als Laien neue Schlüsse ziehen können ;-).

@wuwei

Was ich jetzt aus dem Film entnehme: "normale" Masse zieht sich immer an, das ist uns ja schon bekannt, dunkle Masse bewirkt das Gegenteil.

Aber entsteht ein Schwarzes Loch nicht fast ausschließlich aus normaler Masse? Was ja schließlich dazu führt, dass ein SL immer weiter in sich zusammenstürzt, und die Dichte immer weiter zunimmt.

Das ist ja bei unserem Universum nicht der Fall, würde dunkle Energie in schwarzen Löchern einer entscheidende Rolle spielen, würde diese sich eher schneller ausdehnen, als zusammen zu fallen, oder nicht?

@ceyxx

Also zu dunkler Materie kann ich leider nicht viel sagen...

Hierzu schon:

"Aber entsteht ein Schwarzes Loch nicht fast ausschließlich aus normaler Masse? Was ja schließlich dazu führt, dass ein SL immer weiter in sich zusammenstürzt, und die Dichte immer weiter zunimmt."

Ob die Masse kugelförmig angeordnet oder auf einen Punkt komprimiert ist hat keinen Einfluss auf die Gravitation nach außen. Zwar ist die Richtung der Gravitationsvektoren gerade bei größerer Nähe zum schwarzen Loch etwas mehr gestreut, jedoch erhöht sich durch eine Kugelförmige Anordnung der Masse effektiv die Nähe dieser zum Messpunkt der Gravitation, da die Gravitation mit dem Quadrat der Entfernung zunimmt, also eine Annäherung schwerer wiegt als eine Entfernung gleichen betrages.

Die Gravitation eines kugelförmigen Körpers ist unabhängig von seiner größe für alle Punkte ausserhalb von ihm selbst: g=G*M/r²
g ist die Gravitationsbeschleunigung, G die Gravitationskonstante, M die Masse des Körpers und r die Entfernung zu seinem Mittelpunkt.

Mal abgesehen von Rotation und solchen Späßen ist es egal, wie dicht die Masse innerhalb eines schwarzen Loches komprimiert ist, solange diese noch innerhalb ihres Schwarzschildradius' liegt.

woraus schwarze löcher bestehen, weiss man auch nicht so genau. mann nimmt nur an, sie bestünden aus materie, weil sie gravitation ausüben. sowohl dunkle als auch normale materie übt eine anziehungskraft aus. dort wo sich die dunkle materie konzentriert sind die galaxien zu finden. die größte ansammlung von materie.

hier mal ein bild des dunklen materienetzwerks. in den hellen punkten sind die galaxien.

@wuwei

wuwei schrieb:Für einen außenstehenden Beobachter, der aus sicherer Entfernung zusieht, wie ein Objekt auf ein Schwarzes Loch zufällt, hat es den Anschein, als würde sich das Objekt asymptotisch dem Ereignishorizont annähern. Das bedeutet, ein außenstehender Beobachter sieht niemals, wie das Objekt den Ereignishorizont erreicht, da aus seiner Sicht dazu unendlich viel Zeit benötigt wird.

Derjenige oder das Objekt welches in das schwarze Loch fällt, fällt auch tatsächlich in endlicher Zeit hinein. Nur von aussen betrachtet hat es den Anschein als wenn das Objekt am Ereignishorizont stehen bleibt. Aber auch am Ereignishorizont wird das Objekt immer stärker Rotverschoben, bis man es letzten endes nicht mehr sieht.

@atraback

Hier war aber von asymptotisch die Rede und die Asymptote erreicht schließlich nie den Punkt, gegen den sie läuft und auch wenn das Objekt immer weiter rotverschoben ist, so müsste seine Existenz doch noch in niedrigeren Wellenlängenbereichen messbar sein, bis es eben Gammastrahlung ist.

Ich denke das hier

"Wenn das Objekt sehr nah am Ereignishorizont liegt, dann trägt es ja mit der eigenen Masse schon zur Gravitation(-srichtung) des schwarzen Loches bei und das umso mehr, je näher es dem Zentrum des schwarzen Loches kommt."

erklärt doch schon die Vergrößerung des Radius' des Ereignishorizontes und damit den Übertritt des Objektes in das schwarzeLoch.

Hab' da was verwechselt: Rotverschiebung endet natürlich nicht in Gammastrahlung.

Zum Singularitätszustand noch eine kleine Anmerkung: Er verstößt gegen 2 Grundgesetze unseres Universums und zwar Energieerhaltungs- und Kausalgesetz
Zu der Theorie dass das Universum ein SL ist: Unser Universum dehnt sich (noch) aus, während ein schwarzes Loch permanent schrumpft ergo müsste wenn unser Universum sich ausdehnt, müsste von außen stetig Masse zugeführt werden. Gehen wir von Singularität und einem Universum aus macht das keinen Sinn. Es gibt daher verschiedene Theorien die dies umgehen z.B. wir befinden uns in einem weißen Loch oder das Universum dehnt sich aus und schrumpft wieder der Urknall geht also nicht von einem 1 dimensionalem Punkt aus sondern von endlich verdichteter Masse.

Nun zurück zur Beobachtbarkeit: Der Schwarzschildradius dürfte sich so minimal ausdehnen das es praktisch wohl nahezu unmöglich sein dürfte ein Wachstum nachzuweisen. Das Objekt wird beim Eintritt auf c beschleunigt wodurch dann natürlich physikalische Phänomene wie Zeitdilatation auftreten. Das Objekt kreist dann mit c um das SL d.h. es nähert sich einmal dem Beobachter mit nahezu c und mal entfernt es sich mit selbiger Geschwindigkeit von ihm. Bleibt es im Endeffekt für den Beobachter nicht einfach stehen?
Anmerkung: Bin nur ein mit Halbwissen ausgestatteter Schüler kann also totaler Crap sein was ich hier an Argumenten anführe.

Was war vor dem Urknall? (Seite 95) Im Bereich der Akkretionsscheibe des zentralen SL der Galaxie wurde ein Aufleuchten im Röntgenbereich für einige wenige Tage detektiert. Die Erklärung für dieses Phänomen war ein vorbeiziehender Stern der diesen Bereich gestriffen hat. Dem Stern wurde Materie entzogen, teilweise wurde diese in den Kosmos abgestrahlt, teilweise hat sie den Ereignishorizont passiert. Das Verhältnis abgestrahlt und im Ereignishorizont verschwindend lag bei 60:40.

Das zeigt, das 1. Materie in den Ereignishorizont gelangen kann, 2. das dies sehr schnell geschieht, da der Stern nur wenige Tage an dem SL vorbei gezogen ist und 3. das die Masse dieses SL als System zunimmt. Die jährliche Akkretionsrate dieses Sls wird mit 1-10 Sonnenmassen angegeben. Vorausgesetzt natürlich das Masse in den Ereignishorizont gelangt

Wir reden hier aneinander vorbei. Es geht hier um ein mathematisches Problem. Darüberhinaus könntest Du nicht beobachten, wenn Materie das schwarze Loch nicht erreichen kann. Denn an dem Punkt, an dem die Materie in der Zeit stillsteht, kann man sie nicht mehr detektieren. Wie sollte irgend etwas - sei es auch nur ein Photon - einem Bereich, an dem die Zeit stillsteht, entkommen? Optisch sieht man keine glühenden Gase, die sich an einem bestimmten Punkt nicht mehr bewegen - man sieht gar nichts. Würde die Gase stillstehen, aber Photonen entweichen können, dann wäre das eine Art Perpetuum Mobile, schließlich würde das bedeuten, das auf ewig Photonen entweichen könnten. Da Photonen eine bestimmte Energie beinhalten, würde diese Energie, würde sie für alle Ewigkeit entweichen, unendlich groß sein.

Wie gesagt: Ich spreche von einem bekannten physikalischen Paradoxon. Das entstammt nicht meiner Feder. Ich habe mal in einer Diskussion davon gelesen und mir ähnliches gedacht wie Du. Ich habe dann einen Physiker gefragt, der mir bestätigte, das es sich dabei um ein bekanntes Problem handelt.


Tiefenrausch schrieb:
Konkret bedeutet das, dass jedes Mal wenn ein Objekt in den Ereignishorizont gerät für dieses Objekt eine neue Punktsingularität in der Zeit gebildet wird.

Gut möglich.


Tiefenrausch schrieb:
Der Beobachter kann dies niemals beobachten, weil der Beobachter diese Punktsingularität nie erfahren könnte, dazu müsste er sich schon gleichzeitig mit auf die Reise in das SL begeben. Das Problem des nicht mit einfallenden Beobachters besteht dann aber immer noch.

Korrekt.
Die Urknall-Disskussion war schneller Was war vor dem Urknall? (Seite 95) sie haben zumindest eine halbwegs plausible Erklärung für die Problematik

Mal ein recht... äh... lustiges und jedenfalls nicht so korrektes Video zum Thema:

https://www.youtube.com/watch?v=xCAqkvCV25k

kenn ich schon ist echt ein cooles Vid, wobei man bedenken muss dass wenn ein SL wirklich als Wurmloch fungiert man auch gegen das Kausalgesetz verstoßen würde, wenn man im selben Universum landet und das sind wieder nur Theorien über Theorien, mit was wenn hätte wäre konnte.

Ich hab da mal ne Frage und zwar,

sind Schwarzelöcher wirklich löcher oder sind es große Schwarze Kugeln?

Der "Kern" eines SL befindet sich vermutlich in einem Singularitätszustand und ist damit ein eindimensionaler Punkt. Der Ereignishorizont ist kugelförmig und durch ihre hohe Gravitation können sie ein Loch ins Zeit-Raum-Gefüge reißen (Einstein-Rosen-Brückentheorie).


Wobei der "Kern" muss nicht unbedingt in einem Singularitätszustand sein um eine kritische Dichte zu erreichen. Er kann also durchaus kugelförmig sein.

All das sind aber nur Theorien wir können weder ein Loch im Zeit-Raum-Gefüge, noch den Kern eines SL betrachten. Er könnte genauso ein Würfel sein oder ein Octaeder. Lediglich das der Ereignishorizont kugelförmig ist weiß man sicher. Daher kann man ihn auch berechnen.

@CanisX

CanisX schrieb:Ich hab da mal ne Frage und zwar,

sind Schwarzelöcher wirklich löcher oder sind es große Schwarze Kugeln?

Das ist jetzt etwas schwer exakt zu beschreiben, aber in unserem dreidimensionalen Raum sind es Kugeln. Die insbesondere in älteren SciFi-Filmen (oder auch dem neuen Star Trek Film) oft gesehene Idee, es wäre ein Loch in einer zweidimensionalen Fläche, und es gäbe eine bestimmte Richtung aus der man reinfliegen müssten, ist jedenfalls falsch.
Unabhängig davon, ob das schwarze Loch jetzt als Wurmloch fungiert oder nicht.


Allerdings: Während das SL selbst kugelförmig ist, gibt es außen rum oft die sehr viel größere Akkretionsscheibe, die ein wenig wie dieses klassische "Loch in der 2D-Fläche" aussehen kann. Manche neueren SciFi-Werke wie Stargate Atlantis kriegen diesen Unterschied übrigens durchaus korrekt auf die Reihe.

@wuwei

wuwei schrieb:Ja, das Universum ist eine Singularität, genau wie ein schwarzes Loch (so weit ich das einschätzen kann). Vielleicht war der Urknall nur der Zeitpunkt, an dem der Schwarzschildradius unseres schwarzen Loches Null überschritten hat und es wächst seit dem...

Wir bräuchten hier mal einen Astrophysiker!

Alles hat einen Schwarzschildradius, selbst ein Quant. Der Schwarzschildradius der Erde beträgt bspw. 9 mm. Insofern hakt Deine Aussage ein wenig.


@Malthael

Malthael schrieb:alles was hinter dem ereignishorizont passiert bleibt uns verborgen.
das sind alles nur gedankenexperimente.

Das ist weniger ein optisches, als ein mathematisches Problem. Die Fluchtgeschwindigkeit hinter dem Ereignishorizont liegen jenseits der Lichtgeschwindigkeit. Die relativistischen Formeln, die man zur Berechnung der Effekte einer bestimmten Schwerkraft anwendet, ergeben dann einfach keinen Sinn mehr. Das Problem ist also nicht nur eines der Beobachtung (dieses Problem existiert natürlich auch), sondern vor allem eines des Modells. Die einzige Möglichkeit, so etwas zu beobachte, läge darin, Gravitationswellen "sehen" zu können. Daran wird schon ziemlich lange gearbeitet. Kann auch jeder dran mithelfen, dafür gibt es Einstein@Home (einfach mal googlen).

@ceyxx

ceyxx schrieb:Wächst ein SL beim Masseverlust, oder schrumpft es? Kann mich an das gelesene gerade nicht so recht erinnern.

Es schrumpft. Kann es nicht schnell genug Masse nachführen, "verdampft" es durch die Hawking-Strahlung irgendwann.


@AngelofDOOM

AngelofD00M schrieb:Zu der Theorie dass das Universum ein SL ist: Unser Universum dehnt sich (noch) aus, während ein schwarzes Loch permanent schrumpft ergo müsste wenn unser Universum sich ausdehnt, müsste von außen stetig Masse zugeführt werden.

Sinuglaritäten sind Punktförmig, die können also nicht schrumpfen. Und der Ereignishorizont geht nur bei Masseverlust zurück.


@motherofsnakes

motherofsnakes schrieb:... wenn ich dich richtig verstanden habe muessten dann aber ja Schwarze loecher in schwarzen loechern entstehen koennen. Waere das moeglich?

Es ging zwar nicht an mich, aber ja, das wäre sehr gut möglich. Wäre dem so, würde das einige Probleme im kosmologischen Standardmodell lösen. Meines Erachtens würde es aber auch neue erzeugen.

Ich versuche, das Problem einmal zusammenzufassen. Also sowohl das Problem mit dem Ereignishorizont als auch dem dahinter.

Nehmen wir mal an, wir hätten eine Reihe von Himmelskörpern mit einer immer höheren Schwerkraft. Es fängt an bei der Erde und endet bei einem Neutronenstern. Auf der Oberfläche jedes Himmelskörpers platzieren wir eine Uhr.

Bei der Betrachtung der Uhren würden wir feststellen, das, um so höher die Schwerkraft des Himmelskörpers ist, das die Uhren um so langsamer ticken würden. Es gibt einen Punkt, an dem die Zeiger der Uhr still stehen, und die sind von der Fluchtgeschwindigkeit abhängig. Die Fluchtgeschwindigkeit der Erde beträgt bspw. 7,9 km/s. Der Himmelskörper, auf dem die Uhren still stehen hätte eine Fluchtgeschwindigkeit von 299.792,458 km/s. Von einem solchen Himmelskörper könnte also nicht einmal ein Photon entweichen (weshalb wir natürlich ein arges Problem beim betrachten der Uhr hätten, aber das ignorieren wir einfach mal).

Nun stellt sich natürlich die Frage, wo genau das mathematische Problem ist. Dazu müssen ein paar Zahlen her. Die aber bedürfen einer Erklärung:

Es gibt keinen Unterschied in der Zeitdilatation zwischen jemanden, der auf der Oberfläche der Erde steht oder jemanden, der sich in einem Orbit um die Erde befindet (dafür benötigt er ja die Fluchtgeschwindigkeit). Das macht es vergleichsweise einfach zu berechnen, wie hoch die Zeitdilatation auf der Oberfläche eines Himmelskörpers ist. Nehmen wir mal an, die Fluchtgeschwindigkeit auf der Oberfläche eines Himmelskörpers beträgt 70 % der Lichtgeschwindigkeit, also 209.854,7206 km/s. Nehmen wir weiterhin an, ich beobachte das ganze von einem Punkt aus, an dem die Gravitation dieses Himmelskörpers nur minimalst auf mich einwirkt (und das der Himmelskörper selbst nicht rotiert), so, das wir die Auswirkung auch als Null bezeichnen können. Dann können wir die Zeitdilatation wie folgt berechnen:

t1 - Zeit der Uhr im Gravitationsfeld: Unbekannt
t0 - Zeit der Uhr außerhalb des Gravitationsfeldes: 5 Minuten
v - Fluchtgeschwindigkeit: 209.854,7206 km/s
c - Lichtgeschwindigkeit: 299.792,458 km/s

Um die Sache zu vereinfachen, nehmen wir als Maßeinheit der Geschwindigkeit nicht km/s, sondern das Licht selbst an. Lichtgeschwindigkeit ist in dem Falle 1, die Fluchtgeschwindigkeit des Objekts beträgt dann 0,7. Das muss man nicht so rechnen, man spart sich aber viele Zahlen. Die Formel lautet nun:

t1 = t0 * Wurzel ( 1 - (v² / c²) )

...übertrage ich nun die Zahlen...

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - (0,7² / 1²) )

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - (0,49 / 1) )

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - 0,49 )

t1 = 5 * Wurzel (0,51)

t1 = 3,57

Kurz und gut, 5 Minuten auf der Uhr außerhalb des Gravitationsfeldes entsprechen 3 Minuten und 34 Sekunden einer Uhr innerhalb des Gravitationsfeldes.

Jetzt machen wir die selbe Rechnung mal mit einem Objekt, auf dessen Oberfläche die Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit entspricht:

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - ( 1² / 1² ) )

t1 = 5 * Wurzel (1 - 1)

t1 = 5 * Wurzel (0)

t1 = 0

Offensichtlich vergehen auf der Uhr auf der Oberfläche des Himmelskörpers 0 Minuten. Die Zeit steht also still. Da die Fluchtgeschwindigkeit nur auf dem Niveau der Lichtgeschwindigkeit sein kann, wenn sich die Uhr auf dem Ereignishorizont eines schwarzen Loches befindet, sollte das Problem klar sein.

Und jetzt wird es bizarr. Wir plazieren die Uhr (ich vermute, es handelt sich um ein Schweizer Qualitätsprodukt) hinter den Ereignishorizont. Physikalische Modelle lassen vermuten, das die Fluchtgeschwindigkeit hinter dem Ereignishorizont über der Lichtgeschwindigkeit liegt. Wir wählen einen Punkt, an dem die Fluchtgeschwindigkeit bei 110 % der Lichtgeschwindigkeit liegt:

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - ( 1,1² / 1² ) )

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - ( 1,21 / 1 ) )

t1 = 5 * Wurzel ( 1 - 1,21 )

t1 = 5 * Wurzel (-0,21)

Nun kann man aus einer negativen Zahl keine Wurzel ziehen. Oder vielmehr man kann, landet dann aber im Bereich der imaginären Zahlen. Mathematisch macht das durchaus Sinn. Nur - was sagt uns das Ergebnis? Was bedeutet es, das ungefähr zweieinhalb imaginäre Minuten vergehen?

Die landläufige Meinung über den Effekt von Überlichtgeschwindigkeit besagt, das die Zeit rückwärts vergehen müsse. Das Formelwerk der Relativitätstheorie gibt das aber nicht her, das war eine private Meinung von Herrn Einstein, die er natürlicht nicht belegen konnte mangels überlichtschneller Teilchen. Verwendet man das Einsteinsche Formelwerk dennoch auf diese Bereiche, erhält man sinnlose, weil imanginäre Ergebnisse. Und aus eben diesem Grunde entzieht sich das, was sich hinter dem Ereignishorizont ereignet, unserem Wissen. Unsere Physik - genauer gesagt, das kosmologische Standardmodell - ergibt an dem Punkt keinen Sinn mehr. Wobei imaginäre Zeit lediglich eines der Probleme darstellt.