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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : trotzdem noch Fragen



AdMon
28.12.2006, 15:00
Hallo Forum,

ich möchte mich im vorraus entschuldigen, falls ich Fragen stelle, auf die möglicherweise bereits früher eine Antwort gegeben wurde.

Trotzdem ich jetzt nun einiges über schwarze Löscher gelesen habe, sind mir bestimmte Sachverhalte noch unklar.

Als erstes möchte wikipedia zitieren:


Die Anziehungskraft in der Nähe eines Schwarzen Loches ist so hoch, dass die Raumzeit derart gekrümmt wird, daß nicht einmal Licht aus einem begrenzten Raum um die Singularität herum entweichen kann. Diesen Radius bezeichnet man als Schwarzschildradius
Hier wird gesagt, dass der SSR ein begrenzter Raum um das SL ist, also sozusagen den Wirkungskreis des SL's darstellt, ab dem nichts mehr entweichen kann. Ist das soweit richtig?

weiter heist es:

Die Größe des Schwarzschildradius beträgt für ein schwarzes Loch von einer Sonnenmasse ca. 2,9 km, für ein Objekt der Erdmasse etwa 9 Millimeter. Um ein Schwarzes Loch dieser Größe zu erzeugen, müsste also die gesamte Masse der Erde auf diesen Raum komprimiert werden
Und genau das verstehe ich jetzt nicht.
Wenn der SSR der Erde 9 mm beträgt und man die Masse der Erde auf genau diese 9 mm komprimieren muss, um ein SL dieser Größe zu erzeugen, dann läge doch der SSR genau auf der Oberfläche, oder?
Ist es daher vielleicht so zu verstehen, dass, wenn durch zunehmende Verdichtung der errechnete SSR erreicht wurde, die Materie beginnt, zu entarten, zur Singularität zu kolabieren? Welchen Radius hat dann das kolabierte Objekt?

Müsste nicht die Dichte aller SL gleich sein?

Ich freue mich auf eure Antworten!

Grüße
AdMon

Jeff
28.12.2006, 15:46
Hallo AdMon.
Wenn ich das bisher richtig verstanden habe ist der Schwarzschildradius, der für einen "Betrachter" "sichtbare" Radius des Ereignishorizonts eines schwarzen Loch.
Die Beschreibung sichtbar ist hier allerding im eigentlichen Sinne falsch, da aus dem Ereignishorizont nichtmal das Licht entweichen kann. Demnach ist das Loch an sich für uns unsichtbar, bzw als schwarze Fläche "sichtbar".
Was aber gesehen werden kann, sind Materieteilchen ausserhalb des SSR die von dem SL´s angezogen werden, es umkreisen und dort Strahlung abgeben.
Demnach wäre in diesem Bild der Ereignishorizont die schwarze Fläche innerhalb der rotierenden "Scheibe", und sein Radius der SSR.
http://www.zdf.de/ZDFmediathek/img/20/0,4145,2454036,00.jpg




Hier wird gesagt, dass der SSR ein begrenzter Raum um das SL ist, also sozusagen den Wirkungskreis des SL's darstellt, ab dem nichts mehr entweichen kann. Ist das soweit richtig?


So wie ich es verstanden habe ist der SSR nicht der Wirkungskreis, sondern der Radius des Ereignishorizonts des SL´s selbst. Also das äußerste Ende des SL´s selber.
Das dies der Punkt ist ab dem nichts mehr entweichen hab ich ebenfalls so verstanden.




Wenn der SSR der Erde 9 mm beträgt und man die Masse der Erde auf genau diese 9 mm komprimieren muss, um ein SL dieser Größe zu erzeugen, dann läge doch der SSR genau auf der Oberfläche, oder?
Ist es daher vielleicht so zu verstehen, dass, wenn durch zunehmende Verdichtung der errechnete SSR erreicht wurde, die Materie beginnt, zu entarten, zur Singularität zu kolabieren? Welchen Radius hat dann das kolabierte Objekt?


Wenn ich dich richtig verstanden habe, hast du dir die Antwort mehr oder weniger selbst gegeben.
Wenn die gesamte Masse der Erde auf eine Größe von 9mm komprimiert würde, und wir davon ausgehen das wir ein schwarzes Loch erhalten, hat dieses SL ja immernoch die selbe Masse wie sein Ursprung (in diesem Fall die Erde). Der SSR wäre hier wieder der Radius des Ereignishorizonts des SL´s, also diese 9mm. Demnach hätte der Radius dieses kollabierten Objekt´s diese 9mm, also den SSR.

Ich hoffe ich hab dich, und das was ich bisher über dieses Thema gelesen habe richtig verstanden und konnte dir vielleicht helfen. ;)

jonas
28.12.2006, 17:31
Hier wird gesagt, dass der SSR ein begrenzter Raum um das SL ist, also sozusagen den Wirkungskreis des SL's darstellt, ab dem nichts mehr entweichen kann. Ist das soweit richtig?
Ja, so kann man das sehen. Aber ich würde es formulieren, als den Teil des Wirkungskreises, aus dem keine Information mehr entkommt. Denn das SL wirkt ja mit seiner Schwerkraft über den SSR hinaus.


Wenn der SSR der Erde 9 mm beträgt und man die Masse der Erde auf genau diese 9 mm komprimieren muss, um ein SL dieser Größe zu erzeugen, dann läge doch der SSR genau auf der Oberfläche, oder?
Dies ist nur eine mathematisch errechnetes theoretisches Konstrukt. Ein reales SL wird wohl immer seine Materie in einer Singularität haben. Es dürfte kein Körper existieren, dessen realer Materieradius gerade dem SSL enspricht. Und zwar nicht deshalb, weil es ein Zufall wäre, sondern weil die Materie vorher zur Singularität kollabiert.


Ist es daher vielleicht so zu verstehen, dass, wenn durch zunehmende Verdichtung der errechnete SSR erreicht wurde, die Materie beginnt, zu entarten, zur Singularität zu kolabieren? Welchen Radius hat dann das kolabierte Objekt?
Es ist eher andersrum: Wenn Materie immer weiter verdichtet wird, so gibt es irgendwann eine Grenze, an der Quantenmechanische Effekte einen Gegendruck erzeugen und einer weiteren Verdichtung entgegenwirken. In diesem Zustand der Materie kommt es für das Volumen nicht mehr darauf an welche Temperatur sie hat. Dieser Druck ist der sog. Pauli-Druck.

Wird die Grenze des Pauli-Drucks für Elektronen überschritten, so werden die Elektronen in den Kern gedrückt, es entsteht ein Neutronenstern. Aber auch Neutronen sind Fermionen, und habe daher ebenfalls eine Pauli-Grenze. Erst wenn diese weitere Grenze durch gravitativen Eigendruck überschritten wird kommt es zum endgültigen Kollaps und die Materiekugel wird kleiner als ihr Schwarzschildradius.

Es ist zwar denkbar, dass eine genügend grosse Masse (ein paar hundert Sonnenmassen vielleicht) unter ihren SSR gepresst wird, bevor sie die Entartungsgrenze erreicht. Denn je grösser ein SL ist, umso weniger dicht muss ihre Materie sein. Praktisch dürfte es aber immer so sein, dass innerhalb eines SL die Materie zur Singularität gepresst ist.

mac
28.12.2006, 19:23
Hallo jonas,

Es ist zwar denkbar, dass eine genügend grosse Masse (ein paar hundert Sonnenmassen vielleicht) unter ihren SSL gepresst wird, bevor sie die Entartungsgrenze erreicht. Denn je grösser ein SL ist, umso weniger dicht muss ihre Materie sein. Praktisch dürfte es aber immer so sein, dass innerhalb eines SL die Materie zur Singularität gepresst ist.es ist doch klar, das ich hier (zum Teil) widerspreche: ;)

Siehe unser Universum!

Herzliche Grüße

MAC

jonas
28.12.2006, 19:52
hehe, hi mac :)
Ich dachte bei der Antwort an Dich. Kann mich jetzt an den thread nimmer genau erinnern, aber dort habe ich mich - glaube von "Ich" - überzeugen lassen ;)

AdMon
28.12.2006, 21:03
Hallo Jeff, hallo jonas

danke erstmal für eure Antworten!

Ok. Im Inneren eines SL befindet sich also immer eine Singularität ohne materielle Eigenschaften, also keine Materiekugel mit einem Radius <= SSR !?

Was ich aber noch nicht verstehe ist der Zusammenhang zwischen Dichte und Fluchtgeschwindigkeit. Ich dachte bis jetzt, dass die Fluchtgeschwindigkeit abhängig ist von der Gravitation, also von der Masse eines Objektes. Da aber ein kollabierender Stern erst bei erreichen der kritischen Dichte zum SL wird, kann das nicht stimmen, denn die Masse bleibt ja weitestgehend gleich (nachdem die äußeren Hüllen abgestoßen wurden).
Wie verhält es sich denn richtig?

Grüße
AdMon

mac
28.12.2006, 21:16
Hallo AdMon,

Ok. Im Inneren eines SL befindet sich also immer eine Singularit&#228;t ohne materielle Eigenschaften, also keine Materiekugel mit einem Radius <= SSR !?das Erste kann man bezweifeln, das Zweite ist richtig!


Was ich aber noch nicht verstehe ist der Zusammenhang zwischen Dichte und Fluchtgeschwindigkeit.den gibt es nicht! Das h&#228;ngt damit zusammen, da&#223; die Gravitation mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, und die Gravitation proportional zur Masse zunimmt. Wenn Du bei einem K&#246;rper (Kugel z.B.) aber den Radius verdoppelst und (bei gleichem spezifischen Gewicht damit die Masse verachtfachst, dann hast Du trotz der gr&#246;&#223;eren Entfernung immer noch eine h&#246;here Gravitation. Bei der Erde m&#252;&#223;te man halt alle Masse auf 9 mm bringen um gen&#252;gend nahe an der Masse dran zu sein f&#252;r den Schwarzschildradius, daraus ergibt sich zwangsl&#228;ufig eine so hohe Dichte, aber wenn Du viel mehr Masse zur Verf&#252;gung hast, dann brauchst Du nicht mehr so nahe ran.

Herzliche Gr&#252;&#223;e

MAC

AdMon
28.12.2006, 21:58
Hallo mac,

danke sehr, ich glaub der Groschen ist gefallen :)

Ich bin bei meinen &#220;berlegungen immer von der Entfernung zum Objekt selbst, also seiner Oberfl&#228;che ausgegangen und nicht von der Entfernung zum Massezentrum :rolleyes:

Es gibt also keine kritische Dichte sondern nur eine kritische Masse, warum auch Sterne nicht beliebig schwer sein k&#246;nnen. Ab einer bestimmten Masse w&#252;rde er dann trotz Strahlungsdruck zu einem SL kollabieren, ist das richtig?

Nochmal danke f&#252;r die kl&#228;renden Worte, mac. Ich f&#252;hle mich irgendwie erleichtert :o

Gr&#252;&#223;e
AdMon

mac
28.12.2006, 22:40
Hallo AdMon,

Es gibt also keine kritische Dichte sondern nur eine kritische Masse, warum auch Sterne nicht beliebig schwer sein können. Ab einer bestimmten Masse würde er dann trotz Strahlungsdruck zu einem SL kollabieren, ist das richtig?darauf habe ich ein klares jaein! :D

Diese Überlegungen scheint es tatsächlich zu geben. Aber explizit hab' ich das noch nirgendwo gelesen, nur indirekt.

Die gängigen Modelle gehen davon aus, daß die kinetische Energie in einer Sonne, die durch die Fusion entsteht mit dem Gravitationsdruck durch zunehmende Größe Schritt halten kann und zumindest so lange einen solchen Kollaps verhindern kann, wie Brennmaterial da ist.

Wächst aber die produzierte Eisenmenge (in genügend großen Sonnen) über eine Sonnenmasse hinaus an, dann kollabiert dieser Eisenkern, unabhängig davon, wieviel Brennstoff außen herum noch existiert. Der wird dann zumindest teilweise durch die Druckwelle des Rebounce schlagartig fusioniert.

Ob die Masse weiter außen herum, bei sehr Massereichen Sonnen, ausreichend groß sein kann, um diese Explosion nach außen hin zu 'verbergen' bzw. abzuschirmen, ohne dabei selbst zu fusionieren, kann ich Dir nicht sagen. Aber auch diese Überlegungen scheinen teilweise diskutabel zu sein.

Die tatsächliche Grenzgröße für zumindest einige hundert tausend bis 1 Million Jahre lebende Sonnen, scheint aber bei ca. 120 - 150 Sonnenmassen zu liegen, wie man aus den Beobachtungen des Arches Sternhaufens im Zentralbereich unserer Milchstraße schließt. Ob das aber ein Zufall ist, (weil wir gerade jetzt beobachten) oder ob dahinter handfeste Zwänge stecken, kann man wohl zur Zeit noch nicht sicher sagen. Auch Modellrechnungen für Supernova-Explosionen funktionieren anscheinend noch nicht so zufriedenstellend, daß man daraus zuverlässige Rückschlüsse ziehen könnte.

Herzliche Grüße

MAC

jonas
29.12.2006, 02:23
Es gibt also keine kritische Dichte sondern nur eine kritische Masse, warum auch Sterne nicht beliebig schwer sein k&#246;nnen. Ab einer bestimmten Masse w&#252;rde er dann trotz Strahlungsdruck zu einem SL kollabieren, ist das richtig?
Das m&#252;sste man sich mal ausrechnen ... eine sehr kalte, mehrere Lichtjahre grosse Gaswolke, beschliesst sich zusammenzuziehen. Das Innere wird heiss, was die Thermodynamik ja sagt. Irgendwann f&#228;ngt das Innere dann an zu fusionieren und wird noch unglaublich heisser, als es der Gasdruck vorschreiben w&#252;rde. Also treibt es die &#228;usseren Teile wieder auseinander. Ein Stern ist entstanden.

Von Aussen st&#252;rzt immer noch Gas auf den Stern ein, aber irgendwann wird der Druck von aussen und der Druck von Innen ausgeglichen, und es kommt zu einem maximal grossen Stern.

Dieser brennt jetzt einigermassen stabil f&#252;r eine Weile seine Materie zu gr&#246;sseren Kernen. Der Strahlungsdruck ist dabei immer h&#246;her als der Entartungsdruck. Deswegen kann ein Stern im aktiven Stadium sich nicht zu einem schwarzen Loch "verschlucken".

Erst wenn im Kern die Fusion mangels Brennstoff (bei Eisen) zum Erliegen kommt, erst dann setzt sich der anf&#228;ngliche Kollaps fort. Das Plasma aus Eisen wird durch Gravitation gepresst, der Druck durch die Hitze reicht nicht mehr aus, und das Viech kollabiert.

Zun&#228;chst zu einem Neutronenkern, der schwingt wie eine Glocke. Wenn die umgebenden Gash&#252;llen schliesslich auf ihn fallen, dann schleudert er sie wieder weg (Supernova). Und irgendwann f&#228;llt dann doch gen&#252;gend Materie auf den Kern, die den Kern endg&#252;ltig kollabieren lassen.

Dann ist Ende Geschichte, er klappt vollends zusammen. Was er wird, das weiss kein Mensch. Und es wird auch niemand jemals erfahren, denn dann ist der Kern hinter dem SSR f&#252;r immer verschwunden.

AdMon
29.12.2006, 08:54
Hallo mac, hallo jonas,

also könnte man sagen, dass etwa 150 Sonnenmassen die Grenze des "technisch" machbaren ist. Ab einer bestimmten Massekonzentration beginnt nun mal die Fusionierung. Das Gas, welches schon zu tief im Gravitationstopf steckt, wird noch geschluckt, aber der Rest des Gases, welches die Masse des Sterns hätte theoretisch noch anwachsen lassen können, wird durch den Strahlungsdruck auf Distanz gehalten. Aus den restlichen Gasen entwickeln sich dann unter Umständen die Planeten.
Würdet ihr dem zustimmen?

ich danke euch allen.

Das war sehr aufschlußreich für mich.

Grüße
AdMon

mac
29.12.2006, 19:15
Hallo AdMon,

also könnte man sagen, dass etwa 150 Sonnenmassen die Grenze des "technisch" machbaren ist.jain. Es gibt keine zuverlässig gesicherten Modellvorstellungen wie die Sternentstehung abläuft. In der Vergangenheit mußten immer wieder als gesichert geltende Vorstellungen den neu gefundenen Realitäten angepaßt oder sogar verworfen werden. Für die Grenze von 120 - 150 Sonnenmassen gibt es, so weit ich weis keine robuste theoretische Begründung, sie beruht nur auf Beobachtungsdaten, die aber immer noch, (mit einer wohl geringen Wahrscheinlichkeit) nur zufällig am derzeitg beobachtbaren 'Material' liegt und keine wirkliche Grenze darstellt. Du darfst nicht vergessen, daß man sowas erst seit wenigen Jahrzehnten beobachten kann, und das ist nichts im Vergleich zu den relevanten Zeiträumen. Wenn es im Durchschnitt in einer Galaxis alle Hundert Jahre 2 bis 3 Supernovae gibt, dann könnten die sehr kurzlebigen noch größeren Sterne schon zufällig vor z.B. 200000 Jahren in einigen der ganz jungen, (500000 bis 2 Millionen Jahre alten) Entstehungsgebiete explodiert sein, und wir sehen keine Spur mehr davon. Das ist zwar nicht sehr wahrscheinlich, aber ausschließen kann man es bisher wohl nicht.


Ab einer bestimmten Massekonzentration beginnt nun mal die Fusionierung. Das Gas, welches schon zu tief im Gravitationstopf steckt, wird noch geschluckt, aber der Rest des Gases, welches die Masse des Sterns hätte theoretisch noch anwachsen lassen können, wird durch den Strahlungsdruck auf Distanz gehalten. Aus den restlichen Gasen entwickeln sich dann unter Umständen die Planeten.
Würdet ihr dem zustimmen?So etwa stellt man es sich zur Zeit wohl vor.

Herzliche Grüße

MAC