Schwarze Löcher = Singularität ?

Hallo Zusammen,

Titel sagt schon alles zu meiner Frage. Mir fehlt da irgendwie die Erklärung, warum ausgerechnet an der Grenze in der nichtmal Licht einer Masse entfliehen kann, genau die Massegrenze ist, in der ein Körper zu einer Singularität wird.

Praktisch kommt das vielleicht nie vor. Aber möglich wäre es doch, das ein extrem massereicher Neutronenstern von beispielsweise einem Begleitstern Masse entnimmt, und damit von jetzt auf gleich zu einem Schwarzen Loch wird. Warum soll denn genau in diesem Moment der ehemalige Neutronenstern seine feste Oberfläche verlieren? Was hat das eine denn mit dem anderen zu tun?

Nur mal eine Laienfrage.

Ugy

Hallo Ugy,

willkommen im Forum.

Die Sache ist nicht so ganz einfach. Lies dazu erst mal: http://de.wikipedia.org/wiki/Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze

Ob die Materie beim Überschreiten dieser Grenze wirklich zu einem Punkt zusammenfällt, ist, soweit ich das bisher mitbekommen habe, nicht klar. Mal ganz davon abgesehen, daß das ein physikalisch nicht wirklich definierbarer Zustand wäre, oder anders formuliert, die Physik zum Feind der Mathematik wird, die sie nicht genau genug beschreibt.

EDIT: Das Problem dabei ist, daß man diesen Zustand (zumindest bisher) nicht so gut beobachten kann, daß man Aussagen über die Eigenschaften der Materie/Energie jenseits dieser Grenze ausreichend gut beschreiben könnte.

Herzliche Grüße

MAC

Ugy schrieb:

Hallo Zusammen,

Titel sagt schon alles zu meiner Frage. Mir fehlt da irgendwie die Erklärung, warum ausgerechnet an der Grenze in der nichtmal Licht einer Masse entfliehen kann, genau die Massegrenze ist, in der ein Körper zu einer Singularität wird.

Praktisch kommt das vielleicht nie vor. Aber möglich wäre es doch, das ein extrem massereicher Neutronenstern von beispielsweise einem Begleitstern Masse entnimmt, und damit von jetzt auf gleich zu einem Schwarzen Loch wird. Warum soll denn genau in diesem Moment der ehemalige Neutronenstern seine feste Oberfläche verlieren? Was hat das eine denn mit dem anderen zu tun?

Nur mal eine Laienfrage.

Ugy

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Die korrekte Erklärung wäre wohl, dass man sich die Gravitation in so einem Fall nicht mehr wie eine Kraft vorstellen kann. Sie ist eigentlich eine Verzerrung der Raumzeit. Genauso, wie hohe Geschwindigkeiten zu einer Zeitdilatation führen, tut das auch das Gravitationsfeld. Am Ereignishorizont haben die Raumzeitkoordinaten eine Singularität - Wer in das Schwarze Loch hineinfällt, der fällt nicht wirklich hinein. Von außen betrachtet nähert er sich nur asymptotisch an den Horizont an. Wenn man selbst in das Schwarze Loch hineinfällt, erreicht man den Horizont aber in endlicher (meist kurzer) Zeit.
Im Inneren des Schwarzen Lochs ist die Richtung, die mal die Zeit gewesen ist, eine Raumkoordinate und die Zeit zeigt auf die Singularität zu. Da hat die Materie natürlich keine Chance mehr, eine feste Oberfläche zu bilden.

Schau dir mal bei Wikipedia die Schwarzschildmetrik an, vielleicht bist du ja mathematisch bewandert genug, um zu begreifen, was ich geschrieben habe.
So ein Schwarzes Loch gehört sicherlich neben ein paar Quanteneffekten zu den Dingen in der Physik, die für die Intuition nicht fassbar sind.

Man muss drei Dinge unterscheiden:
1) den Kollaps aufgrund fehlender Stabilisierung
2) den Endzustand mit Singularität und Ereignishorizont
3) die Gravitationswirkung des Endzustandes

Ersteres kann man für konkrete Systeme berechnen und die astronomoischen Daten scheinen das zu bestätigen.

Bzgl. des Endzustandes ist man sich eigtl. einig, dass dieser im Rahmen einer Theorie der Quantengravitation durch eine Beschreibung ohne Singularität ersetzt werden. Insbs. zeigt das Phänomen der Hawkingsstrahlung, dass die klassische Theorie schwarzer Löcher und die Quantenmechanik miteinander unvereinbar, also widersprüchlich sind. Man ist aber heute weit davon entfernt, zu verstehen, wie ein schwarzes Loch in einer Theorie der Quantengravitation zu beschreiben ist (auch wenn es einige vernünftige Ansätze im Rahmen der Schleifenquantengraviattion - Stichwort "spi networks" - sowie der Stringtheorie - Stichwort "fuzzball states" - gibt). Man kann davon ausgehen, dass eine Beschreibung mittels der Quantenmechanik nicht nur bedeutet, dass die Singularität völlig anders beschrieben werden wird, es wird wohl auch das Bild des Ereignishorizontes verändert werden müssen.

Die Tatsache, dass unter bestimmten Umständen ein Kollaps (z.B. eines Neutronensternes) stattfindet wird wohl weiterhin gültig bleiben. Der Endzustand des Kollapses wird jedoch anders aussehen, als es die klassicher Allgemeine Relativitätstheorie heite besagt.

Bzgl. der Gravitationswirkung des Endzustandes kann man davon ausgehen, dass die mikroskopisch andere Beschreibung des "Inneren eines schwarzen Lochs" nicht an der langreichweitigen Gravitation des Objektes ändert. D.h. dass die Dynamik im Außenraum, d.h. einfallende Materie, Akkretionsscheiben, Abziehen von Materie von Begleitsternen wohl unverändert gültig bleibt.