Schwarze Löcher: Schwergewichtiges Paar in M33

astronews.com Redaktion

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Schwarze Löcher, so die Theorie der Astronomen, lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: die supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich im Zentrum der meisten Galaxien verbergen und die stellaren Schwarzen Löcher, die am Ende der Entwicklung eines massereichen Sterns stehen. Jetzt haben Wissenschaftler das bislang massereichste Exemplar eines stellaren Schwarzen Lochs aufgespürt, das zudem noch einen äußerst massereichen Begleiter hat. (18. Oktober 2007)

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Jerky

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hallo, ich hätte dazu eine Frage.
Und zwar steht hier im Artikel das das Schwarze Loch eine 15,7mal höhere Masse als unsere Sonne hat. Der Begleiterstern soll die 70-fache Masse unserer Sonne haben und ist somit deutlich massereicher als das Schwarze Loch.

Wegen der hohen Gravitation entweicht nicht mal das Licht vom SL und ist somit schwarz. Aber wieso kann man viel massereichere Sterne sehen und wieso sind die nicht von vornherein ein Schwarzes Loch.

Grüße, Jerky
 

FUNtastic

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Hallo Jerky,

es hat nichts mit der Masse des Objektes zu tun, sondern mit der Dichte. Ein Schwarzes Loch ist also nur dann ein solches, wenn eine bestimmte Masse auf engem Raum konzentriert ist.
Die stellaren Schwarzen Löcher sind ja allesamt Sternleichen, wobei die Masse des kollabierten Sternes, sebstverständlich auch größer war, als die Masse des entstandenen schwarzen Loches.
Jeder Körper hat einen (hypothetischen) Radius, unter den er komprimiert werden müsste, um zu einem schwarzen Loch zu werden.
Wikipedia sagt zum sog. Schwarzschildradius:
Im Falle der Schwarzschild-Metrik wird die Entfernung des Ereignishorizontes von der inneren Singularität als Schwarzschildradius bezeichnet. Solange ein Objekt größer als der Schwarzschildradius ist, liegt der Ereignishorizont innerhalb des Objekts. Da dort jedoch die innere Schwarzschild-Metrik gilt und diese weder eine Singularität, noch einen Ereignishorizont enthält, gibt es letzteren in diesem Fall auch dann nicht, wenn man sich durch das Objekt bewegen und diesen Radius erreichen würde. Der Ereignishorizont tritt erst dann in der äußeren Schwarzschild-Metrik in Erscheinung, wenn das Objekt kleiner als der Schwarzschildradius wird. In räumlicher und zeitlicher Hinsicht würde ein Beobachter, der durch den Ereignishorizont hindurch fällt, trotz alledem selbst nichts Besonderes bemerken.

Wie immer mögen mich die Experten hier im Forum korrigieren/ergänzen, sollte ich irgendwelche Dinge falsch/unvollständig wieder gegeben haben.
 
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pauli

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Interessant dabei finde ich, dass im Prinzip aus jeder Masse ein SL werden könnte, die Erde, komprimiert auf ein paar mm Durchmesser, würde auch zu einem mini-SL werden :eek:
 

Orbit

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Der Schwarzschildradius, der sich aus der Erdmasse ergibt, ist
2GM/c^2 = 9 mm.
Die Erde kann aber nicht zu einem SL werden, weil ihre Gravitation bei weitem nicht ausreicht, die Kräfte zu überwinden, welche die räumlich Ausdehnung der Materie bewirken. Wenn das aber bei viel massenreicheren Körpern (die Massengrenze wurde vom indischen Physiker Chandrasekhar berechnet) mal geschehen ist, bleiben sie beim Verdampfen durch Hawkingstrahlung offenbar auch dann SL, wenn sie die Chandrasekhar-Grenze wieder unterschreiten.
Gruss Orbit
 

Orbit

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Eben, von der Gravitation, und die wächst mit der Masse.
Aber vielleicht verstehe ich nicht, wie Du Deine Frage meinst.

Orbit
 

FUNtastic

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Hallo Jerky,

ich glaube zu ahnen, auf was du mit deiner Frage hinaus möchtest.

Eingangs hattest du ja den für dich verwirrenden vergleich mit dem Stern angeführt.
Da es nun von der Masse eines Objektes abhängt, wie sehr ein Körper komprimiert wird, stellst du dir evtl. die Frage, warum dann der Stern eben nicht auf engsten Raum komprimiert wird.
Dies hängt mit dem Strahlunsdruck des Sternes zusammen. So lange genügend "Brennstoff" im inneren des Sternes vorhanden ist wirkt der durch die Kernfusion entstehende Strahlungsruck der Gravitation entgegen. Hat der Stern jedoch seinen Brennstoff verbraucht, so hat die Gravitation keinen "Gegner" mehr. Der Stern stürzt in sich zusammen und wird, wenn eine genügend große Masse vorhanden ist, zu einem Schwarzen Loch.

Gruß Matthias
 
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mac

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Hallo Jerky,

Eine Kugel mit dem Radius 1 m hat ein Volumen von 4/3 * Pi * radius^3, also knapp 4,19 Kubikmeter.

Beträgt der Radius 2 m, dann ist ihr Volumen schon 8 mal so groß (2^3 = 8). Das Volumen steigt mit dem Kubik des Radius.

Die Gravitation an der Oberfläche dieser Kugel nimmt mit der eingeschlossenen Masse (linear) zu und mit dem Quadrat des Abstandes ab. Das heißt bei doppeltem Kugelradius und gleicher eingeschlossener Masse ¼ der Gravitation.

Das Volumen nimmt mit dem Kubik des Radius zu, die Gravitation mit dem Quadrat des Radius ab. Somit ‚gewinnt’ das Volumen dieses Rennen. Zunächst würde also die eingeschlossene Masse (z.B. Felsgestein mit einem spezifischen Gewicht von 3 Tonnen pro Kubikmeter) genau gleich mit dem Volumen anwachsen und weil eben das Volumen schneller mit dem Radius wächst als die Gravitation mit eben demselben Radius abnimmt, die Gravitation an der jeweiligen Oberfläche im Verhältnis r^(3/2) wachsen. Jeder neue Kubikmeter den wir zu unserer Kugel dazupacken wäre daher immer etwas schwerer als der vorherige Kubikmeter.

Das geht eine ganze Weile gut, oder sagen wir mal, kaum spürbar ‚schlechter’ Irgendwann kommen wir aber durch die immer schwerer werdenden Schichten, die natürlich auf die darunter liegenden Schichten einen immer höheren Druck ausüben, zu einem immer deutlicher werdenden Problem.

Die Elektronen der Atome, aus denen Felsgestein oder auch jede beliebige andere Materie besteht, können diesem Druck nicht mehr genügend Widerstand entgegensetzen. Sie werden sozusagen in ihren Atomkern hinein gepresst.

Zunächst geschieht dass nur ein wenig. Nimmt der Druck aber zu, dann immer mehr.

Jetzt müsste eigentlich die Erklärung kommen warum das bei einer Sonne, die ja so ungeheuer groß ist, nicht sofort passiert. Kann ich Dir auch erklären, aber noch nicht hier, weil Du was anderes gefragt hast.

Durch dieses Zusammenpressen passiert aber noch etwas: Der Radius wird wieder kleiner, ohne dass die eingeschlossene Masse kleiner wird. Nur das Volumen nimmt ab. Die Gravitation an der Oberfläche der Kugel wird mit dem Quadrat des Radius kleiner, umgekehrt natürlich ebenso mit dem Quadrat des abnehmenden Radius größer. Du siehst schon worauf das hinausläuft: Ist erst einmal eine bestimmte Obergrenze überschritten, geht es auf einmal blitzschnell. Der Radius der Kugel nimmt ab und die Gravitation an der Oberfläche wird im Quadrat des abnehmenden Radius größer, damit steigt der Druck noch heftiger, und der Radius schrumpft noch schneller. Das geht (für das Innere der Kugel) am Ende fast genau so schnell wie das Material durch die immer mehr ansteigende Gravitation nach innen fallen kann. Zum (sehr plötzlichen) Stillstand kommt dieser Prozess erst, wenn die Atome ihre Elektronen ganz in sich aufgenommen haben und sozusagen Neutronen daraus geworden sind. Steht genügend viel Material zur Verfügung (das klingt vielleicht wenig plausibel. Deshalb müsste man hier erklären, wie das bei einer Sonne abläuft, denn nur eine Sonne kann groß genug sein, um überhaupt so weit zu komme)

Im richtigen Leben geschieht das nicht mit Felsgestein, sondern mit Eisen (der nicht merh ‚brennbaren Asche’ einer sehr schweren Sonne) oder bei einer Supernova vom Typ 1a mit leichteren Elementen als Eisen. Das ist aber ein eigenes Thema.

Mir ging es zunächst nur darum, Dir zu erklären wie es prinzipiell überhaupt dazu kommen kann.


Herzliche Grüße

MAC
 
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