Schwarze Löcher und Dunkle Materie

Herbert

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Hallo Zusammen!

Seit Jahren bin ich ein treuer Leser dieses Forums, jetzt treibt mich eine Frage um, die mich dazu gebracht hat, mich anzumelden:
Dunkle Materie und Schwarze Löcher – vom Klang her passt es doch wunderbar zusammen.
Gibt es Hypothesen, was passiert, wenn Dunkle Materie in ein schwarzes Loch fällt?
Ich denke an Effekte, die der Strahlung entsprechen, die entsteht, wenn „normale“ Materie akkreditiert wird.

Vielen Dank für eure Antworten
Herbert
 

SRMeister

Registriertes Mitglied
Hallo Herbert!
Herzlich Willkommen bei den aktiven Teilnehmern!
Bin auch noch nicht lange aktiv und ich muss sagen, es gefällt mir sehr und macht Spass mit den "Erfahreneren" zu diskutieren. Dir wird es mit Sicherheit auch bald so gehen :)

Dunkle Materie - "dunkel" bezieht sich darauf, dass sie nicht "strahlt", keine Elektromagnetische Wechselwirkung "besitzt" oder darauf nicht reagiert.
"Materie" bezieht sich darauf dass sie über die Gravitation mit anderer Materie wechselwirkt.
Bei schwarzen Löchern bezieht sich das "schwarz" nun aber darauf dass wir nicht wissen wie es drinne aussieht. Anders ausgedrückt, KEIN Beobachter kann wissen was innen los ist. Es ist fast alle Information der Sachen verloren, die hineingefallen sind. Zum Beispiel bleibt die Masse aber erhalten. Das heisst wenn etwas mit Masse hineinfällt, wird das S.L. entsprechend schwerer. Eigenschaften wie Art der Teilchen sind verloren. Ob nun 1 kg Eisen oder Kohlenstoff hineinfällt, ist also im Nachhinein nicht nachweisbar.

Ich denke wenn nun nur "pure Masse" in Form von Dunkler Materie hineinfällt, geschieht garnix außer dass das S.L. schwerer wird.
Ganz sicher bin ich mir nicht, aber es scheint logisch zu sein.

Man weiss ja auch noch garnicht, was Dunkle Materie eigentlich ist. Es könnte ja sein, dass sie sich bei starker Beschleunigung doch in etwas Strahlendes verwandeln kann so dass sie doch sichtbare Effekte hervorruft.

-SRM-

Nachtrag:
mir ist grade aufgefallen dass du nach Effekten gefragt hast, ob es Effekte gibt die der Strahlung entsprechen.
Nunja, Strahlung (Elektromagnetische), wird in Form von Photonen übertragen. Photonen bedeuten eine Änderung des Potentials im Elektromagnetischen Feld. Beispielsweise emittiert ein Plattenkondensator keine Photonen, obwohl ein Elektromagnetisches Potential vorhanden ist.Aber dieses ist statisch, somit wäre die Wellenlänge eines Photons unendlich, die Frequenz aber null.
Ein schwarzes Loch ist auch Statisch, wenn aber Materie hineinfällt,so ändert sich das Gravitationspotential und somit werden auch die "Photonen" der Gravitation - die Gravitonen abgestrahlt. Man müsste also mit einer "Optik" die Gravitationswellen wahrnehmen kann, schon einen Effekt beobachten können.
Es ist letztendlich ähnlich wie beim Elektromagnetismus.
 
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komet007

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Ein schwarzes Loch ist auch Statisch, wenn aber Materie hineinfällt,so ändert sich das Gravitationspotential und somit werden auch die "Photonen" der Gravitation - die Gravitonen abgestrahlt. Man müsste also mit einer "Optik" die Gravitationswellen wahrnehmen kann, schon einen Effekt beobachten können.

Hallo zusammen

Wenn Gravitonen dem SL entkommen würden, so müssten sie sich mit Überlichtgeschwindigkeit fortbewegen, was lt. ART nicht möglich ist. Für mich stellt sich hierbei immer wieder die Frage, ob sich Gravitation anhand des Teilchenmodells überhaupt quantisieren lässt.

Aber nun zur eigentlichen Frage: Wenn DM in ein SL fällt, so könnte man dies lediglich anhand einer Wechselwirkung am Ereignishorizont nachweisen. Da allerdings keinerlei elektromagnetische Wechselwirkungen mit DM bekannt sind, wird sich die Absorption lediglich in einer Massezunahme des SLs und einer Vergrößerung des Ereignishorizonts ausdrücken.
Ich könnte mir allerdings vorstellen, dass durchaus Quanteneffekte am Ereignishorizont mit DM auftreten und dass sich diese über elektromagnetische Emissionen bemerkbar machen. Allerdings sind mir dazu keinerlei Publikationen bekannt.
Aber interessante Frage...:)
 

Ich

Registriertes Mitglied
Die DM wird einen Teil ihrer Masse (ich glaub ~10%, weiß ich aber nicht mehr) in Form von Gravitationswellen abstrahlen. Sonst sollte eigentlcih nichts passieren, Quantenzeugs mal ausgenommen, darüber weiß ich nix. Kann mir aber nicht vorstellen, dass das viel ausmacht.
 

Marc

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Dunkle Materie als schwarzes Loch!!

Wenn dunkle Materie nur der Gravitation unterliegt, dann müssten auch schwarze Löcher daraus entstehen können, die dann aber nicht strahlen könnten, weil sie ja keine strahlende Materie um sich hätten. Eine doch etwas seltsame Vorstellung.

Solche "schwarze Löcher aus dunkler Materie" sollten dann aber wieder auch normale Materie aufsaugen können, womit sie wieder eine Wechselwirkung unter einander hätten.

Seltsam, seltsam!!!:(:(
 

mac

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Hallo,

in unserem Sonnensystem wird als mögliche Obergrenze (also soviel kann maximal da sein) für DM 1E-16 kg/m^3 angenommen (Quelle: http://adsabs.harvard.edu/abs/2006IAUJD..16E..55P) Wenn DM einigermaßen gleichförmig verteilt ist, also pro kg baryonischer Materie 10 kg DM vorkommen, dann darf nur ca. 2 bis 3 E-20 kg/m^3 in unserem Bereich der Milchstrasse existieren, was aber, zumindest weiter innen in der Milchstrasse nicht der Fall zu sein scheint.

Sie bildet keine 'Sonnen', jedenfalls hat man keine Sonnen aus DM entdeckt, was, wenn es sie gäbe, höchst erstaunlich wäre. Sie macht, wenn überhaupt, deutlich weniger Wechselwirkung mit baryonischer Materie, als Neutrinos. Sie muß relativ kalt sein, sonst könnte sie nicht in der 'Nähe' von Galaxien geblieben sein, oder sich dort gesammelt haben.

Die einzige Möglichkeit, die sie bei diesen Eigenschaften zu haben scheint, ihre eigene kinetische Energie loszuwerden, ist, diese auf langsamere baryonische Materie, per Gravitation, zu übertragen (ähnlich wie Jupiters kinetische Energie gelegendlich durch unsere Raumsonden angezapft wird). Vielleicht gelingt es, aus den neueren Beobachtungen der Verteilung der DM über den Gravitationslinseneffekt genügend gut aufgelöste Daten zu erlangen, um verschiedene Modellvorstellungen zu prüfen und einige auszusortieren?

Bei den bisherigen Beobachtungen (der Umlaufgeschwindigkeit der Sonnen um unser galaktisches Zentrum) sieht es aber eher so aus, daß die DM im Kern der Milchstraße zumindest ziemlich weit weg vom 10/1 Verhältnis vorhanden ist. Somit ist bei dem Mengenverhältnis DM/baryonischer Materie, die von dem zentralen schwarzen Loch 'gefressen' wurde, wohl auch nicht ein 10/1 Verhältnis zu erwarten.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Herbert

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Vielen Dank für die herzliche Aufnahme und die interessanten Antworten.
Also wenn ichs richtig verstanden habe, dann wechselwirkt die Dunkle Materie nicht mit der „normalen“ baryonischen Materie und auch nicht mit sich selbst. Deshalb kann man sie in einer Akkretionsscheibe quetschen, reiben und beschleunigen, ohne dass sie sich irgendwie bemerkbar macht. Trotzdem müsste sie zumindest zum Massenzuwachs auch den Drehimpuls des Schwarzen Loches ändern. Wäre dann eine Massen –oder Impulsänderung des Schwarzen Loches ohne Strahlungsemission ein Indiz für einfallende Dunkelmaterie?
Ist die Wechselwirkung der baryonischen Materie mit sich selbst nicht das, was mich heute abend davon abhält, zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren? Müsste nicht der Raum um die Galaxien voller schwarzer Löcher aus Dunkelmaterie sein?
 

mac

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Hallo Herbert,

Ist die Wechselwirkung der baryonischen Materie mit sich selbst nicht das, was mich heute abend davon abhält, zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren?
nein! Nur dann, wenn es keine kinetische Energie gäbe. Die Atome Deines Körpers würden auf eine eliptische Umlaufbahn zwischen der Erdoberfläche und irgendwo jenseits des Erdkerns einschwenken und da auch bleiben.


Müsste nicht der Raum um die Galaxien voller schwarzer Löcher aus Dunkelmaterie sein?
nur wenn die DM ihre kinetische Energie los würde. Das mag in fernster Zukunft vielleicht in nennenwerter Menge der Fall sein. Zur Zeit aber wohl eher nicht.

Wenn Du Dir die Bilder anschaust, wie weit außerhalb vom leuchtenden Teil der Galaxien DM 'rumschwirrt', hat sie ihre kinetische Energie bei weitem nicht so wirksam los werden können, wie die baryonische Materie. Das wäre eben auch eine denkbare Erklärung, für die weitgehende Abwesenheit der DM im inneren Bereich unserer Milchstraße.

Herzliche Grüße

MAC
 

Toni

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DM in supermassiven SL's??

Hallo MAC,
Bei den bisherigen Beobachtungen (der Umlaufgeschwindigkeit der Sonnen um unser galaktisches Zentrum) sieht es aber eher so aus, daß die DM im Kern der Milchstraße zumindest ziemlich weit weg vom 10/1 Verhältnis vorhanden ist. Somit ist bei dem Mengenverhältnis DM/baryonischer Materie, die von dem zentralen schwarzen Loch 'gefressen' wurde, wohl auch nicht ein 10/1 Verhältnis zu erwarten.
das von Dir vorgebrachte Verhältnis von Dunkler Materie zu baryonischer Materie von 10 : 1 müsste doch etwas relativiert werden.

Wenn man annimmt, dass die Energieverhältnisse im gesamten Universum bei 70 : 26 : 4 für DE : DM : bM liegen, dann ergibt sich für das Verhältnis DM : bM 6,5 : 1, wenn man von einem Verhältnis DM : bM von 25 : 5 ausgeht, dann ergibt sich ein Verhältnis von 5 : 1.


Zum Thema selbst hätte ich dann auch noch eine Idee! :cool: Wenn DM vom Anbeginn des Universums an da war (und daran gibt es wohl keinerlei Zweifel :eek:), so nehme ich mal an, dass DM auch schon an der Bildung der allerersten Sterne (den gigantischen Riesen von mehreren 100 Sonnenmassen ohne Metallizität) beteiligt gewesen ist. Auf diese allerersten Sterne gehen ja bekanntlich auch die Supermassiven SL's in den Galaxienkernen zurück.

Warum man allerdings sehr wenig bis gar keine DM innerhalb einer Galaxie (und erst recht nicht in deren Zentrum) vorfindet, könnte schließlich damit zusammenhängen, dass all die ursprünglich gleichmäßig im Raum verteilte DM in diese ersten Sterne bzw. in die daraus entstandenen supermassiven SL's hineingestürzt ist und diese SL's dadurch ihre millionenfachen Sonnenmassen erhalten haben. :eek: - Ist, wie gesagt, nur so eine Idee von mir, welche uns der Frage, warum es innerhalb der Galaxis so wenig DM gibt, etwas näher bringen könnte ... ;)

Ideenreiche Grüße von
Toni
 

komet007

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Warum man allerdings sehr wenig bis gar keine DM innerhalb einer Galaxie (und erst recht nicht in deren Zentrum) vorfindet, könnte schließlich damit zusammenhängen, dass all die ursprünglich gleichmäßig im Raum verteilte DM in diese ersten Sterne bzw. in die daraus entstandenen supermassiven SL's hineingestürzt ist und diese SL's dadurch ihre millionenfachen Sonnenmassen erhalten haben. :eek: - Ist, wie gesagt, nur so eine Idee von mir, welche uns der Frage, warum es innerhalb der Galaxis so wenig DM gibt, etwas näher bringen könnte ... ;)

Hi Toni

Sagittarius A wird auf ca. 2,6 Mio. Sonnenmassen geschätzt, was gegenüber der Gesamtmasse unserer Galaxie geradezu verschwindend gering ist.
Ich vermute eher, dass es mit der Zentrifugalkraft unserer Galaxie und der geringeren gravitativen Bindungsenergie der DM zu tun hat.
 

Ich

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Mir war bisher gar nicht bekannt, dass es in der Milchstraße auffallend wenig DM gäbe. Eher im Gegenteil.
Habt ihr Quellen dafür?
 

komet007

Registriertes Mitglied
Mir war bisher gar nicht bekannt, dass es in der Milchstraße auffallend wenig DM gäbe. Eher im Gegenteil.
Habt ihr Quellen dafür?

Hallo Ich

da hast du glaube ich was falsch verstanden. Es geht darum, WO sich DM in unserer Galaxie aufhält. Diese nimmt scheinbar zum Zentrum hin ab und zum Halo hin zu, wir diskutieren gerade, warum dies wohl so ist.

Gruß
 

Ich

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Super, danke.

Ich denk, da liegt ein Missverständnis vor: das Halo beinhaltet durchaus auch das Zentrum der Galaxie, zu erkennen auch an dem Bildchen im Link. Genau dort wollen sie auch suchen.

Da bin ich mal gespannt, ob sie was finden.
 

komet007

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Ich denk, da liegt ein Missverständnis vor: das Halo beinhaltet durchaus auch das Zentrum der Galaxie, zu erkennen auch an dem Bildchen im Link. Genau dort wollen sie auch suchen.

Du gehst also davon aus, dass DM gleichmäßig in unserer Milchstraße verteilt ist?
Allerdings lese ich immer wieder davon, dass das galaktische Halo auf ca. 1 Bio. Sonnenmassen an DM geschätzt wird.
Nun bin ich etwas verwirrt. :confused:
 

Ich

Registriertes Mitglied
Du gehst also davon aus, dass DM gleichmäßig in unserer Milchstraße verteilt ist?
Nicht nur gleichmäßig, sondern sogar am dichtesten im Zentrum. Das muss nach meinem Verständnis auch so sein, solange nicht seltsame Randbedingungen gelten.
Allerdings lese ich immer wieder davon, dass das galaktische Halo auf ca. 1 Bio. Sonnenmassen an DM geschätzt wird.
Nun bin ich etwas verwirrt.
Ich nehme an, dass "Halo" einfach eine eher kugel- als scheibenförmige Struktur bezeichnen soll. Keine Kugelschale, sondern inklusive Zentrum.
 

komet007

Registriertes Mitglied
Nicht nur gleichmäßig, sondern sogar am dichtesten im Zentrum. Das muss nach meinem Verständnis auch so sein, solange nicht seltsame Randbedingungen gelten.

Ich nehme an, dass "Halo" einfach eine eher kugel- als scheibenförmige Struktur bezeichnen soll. Keine Kugelschale, sondern inklusive Zentrum.

Wenn allerdings von unserem galaktischen Halo gesprochen wird, so betrifft dies ausschließlich den Rand unserer Galaxie. In der Simulation kann man virtuell durch den simulierten Milchstraßenhalo fliegen.
Ich habe auch mehrere Berichte gefunden, die darauf hindeuten, dass DM und Sichbare getrennte Wege gehen, hier zum Beispiel:

http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/astronomie/astrophysik_nid_34132.html

Ein Halo ist nach meinem Verständnis auch immer eine Hülle, die ein Objekt umgibt, siehe hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Halo_(Astronomie)


entwirrte Grüße
 

Orbit

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Hallo!
Es geht wieder einmal um den Halo.
Zur Verteilung der DM sagt ICH:
Nicht nur gleichmäßig, sondern sogar am dichtesten im Zentrum. Das muss nach meinem Verständnis auch so sein, solange nicht seltsame Randbedingungen gelten.
Ich sehe das auch so. Und auf die Aussage von Toni
Warum man allerdings sehr wenig bis gar keine DM innerhalb einer Galaxie (und erst recht nicht in deren Zentrum) vorfindet, ...
hätte ich im Gegensazu zu Dir, komet007, geantwortet, dass wir die DM aus der Nähe eben nicht 'sehen' können. Das ist erst in astronomischen Distanzen möglich, wo sich die DM als Gravitationslinse bemerkbar macht.
Ich habe den Eindruck, dass bei der Vorstellung einer von DM leergefegten Milchstrasse irgendwie die gravitative Bindung und somit die weitegehnde Inaktivität der DE innerhalb der Milchstrasse zu Gevatter steht.

Gruss Orbit
 
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