Theoretische Zeitdilatation widerspricht Beobachtung, oder?

Dgoe

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Hallo zusammen,

vielleicht kann mir einer hier helfen. Immer wieder wird beschrieben, dass für einen entfernten Beobachter, ein Objekt nahe der Scharzschildgrenze quasi immer langsamer (verschluckt) wird, nahezu unendlich langsam, also stillsteht, nie verschluckt wird. Korrekt?

Nun beobachtet man aber sehr wohl, wie ein ganzer Planet (bzw. brauner Zwerg) verschluckt wird, und dies in zeitlich sehr übersichtlichem Rahmen...

Für mich klingt das ein kleines wenig widersprüchlich!

Gruß,
Joe
 

TomS

Registriertes Mitglied
Hallo zusammen,

vielleicht kann mir einer hier helfen. Immer wieder wird beschrieben, dass für einen entfernten Beobachter, ein Objekt nahe der Scharzschildgrenze quasi immer langsamer (verschluckt) wird, nahezu unendlich langsam, also stillsteht, nie verschluckt wird. Korrekt?
Korrekt!

Nun beobachtet man aber sehr wohl, wie ein ganzer Planet (bzw. brauner Zwerg) verschluckt wird, und dies in zeitlich sehr übersichtlichem Rahmen...
Nein, das beobachtet man nicht.

Soweit ich mich an die Rechnungen erinnern kann hängt die Zeitdilatation logarithmisch vom Abstand ab. Konkret bedeutet das, dass für einen Beobachter im konstanten Abstand die beobachtete Zeit zwischen zwei in identischen Eigenzeitintervallen ausgestrahlten Lichtsignalen eines in das SL fallenden Quelle extrem langsam divergiert. Erst für Signale die extrem nahe am EH abgestrahlt werden wird diese Zeitdilatation messbar.

D.h. ein in ein SL stürzendes Objekt bleibt bis knapp über dem EH praktisch unverändert sichtbar.
 

TomS

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Halte ich für nur bedingt relevant. Ein Himmelskörper wird nicht als intaktes Objekt verschluckt, sondern in Form von Plasma / als Bestandteil der Akkretionsscheibe des SLs. Meine Argumentation gilt aber auch für Materie innerhalb der Akkretionsscheibe. Die logarthmische Divergenz der vom außenstehenden Beobachter aus gemessenen Zeit bis zur Überrquerung des EH habe ich hier mal hergeleitet

http://www.physikerboard.de/topic,21352,20,-wenn-ich-in-ein-schwarzes-loch-falle.html
 

Dgoe

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Vielen Dank,

für die zahlreichen Antworten und Links, leider habe ich zur Zeit nur später Abends Zeit und lese mir die Links gleich in Ruhe durch. Ich habe durchaus auch schon Papers oder Enzyklopädisches gelesen, nicht nur Populärwissenschaftliches. Verstehe sogar Englisch und Französisch fließend, so dass ich da keine Hürden habe - aber die Sache zu verstehen fällt mir schwer.

Mit beobachtet meine ich natürlich die freiwerdende Strahlung im Bereich der Scheibe vor dem Ereignishorizont: (http://www.astronews.com/news/artikel/2013/04/1304-006.shtml
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INTEGRAL
Zwischenmahlzeit für ein Schwarzes Loch

D.h. ein in ein SL stürzendes Objekt bleibt bis knapp über dem EH praktisch unverändert sichtbar.

Ja aber für wie lange? So wie ich es verstanden hatte werden die Objekte, oder Plasmaströme für Außenstehende (also uns) unendlich langsam, was bedeuten würde, dass alle möglichen möglicherweise zig Millionen Sterne, die sich das Loch bisher "einverleibt" hat, noch immer um dem Ereignishorizont drum herum zu sehen sind (als Plasma - scheibenförmig?).

Widme mich der Lektüre und melde mich dann. Nochmals danke.

Gruß,
Joe
 

TomS

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... aber für wie lange? So wie ich es verstanden hatte werden die Objekte, oder Plasmaströme für Außenstehende (also uns) unendlich langsam, was bedeuten würde, dass alle möglichen möglicherweise zig Millionen Sterne, die sich das Loch bisher "einverleibt" hat, noch immer um dem Ereignishorizont drum herum zu sehen sind (als Plasma - scheibenförmig?).
Prinzipell ja, aber für Photonen abgestrahlt nahe des Ereignishorizontes haben wir außerdem eine starke Rotverschiebung.
 

Bernhard

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was bedeuten würde, dass alle möglichen möglicherweise zig Millionen Sterne, die sich das Loch bisher "einverleibt" hat, noch immer um dem Ereignishorizont drum herum zu sehen sind (als Plasma - scheibenförmig?).
Hallo Dgoe,

man sollte hier vielleicht noch erwähnen, dass das Licht von knapp über dem Ereignishorizont extrem bis unendlich rotverschoben zum Beobachter gelangt. Der Unterschied zu "verschluckt" wird damit eher theoretischer Natur.

Wir hatten übrigens 2011 schonmal ein ganz ähnliches Thema: http://astronews.com/forum/showthread.php?5047-senkrechter-Fall-ins-Schwarze-Loch

Es lohnt sich also auch in den älteren Themen etwas zu stöbern ;) .
 

Dgoe

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Ja,

das mit der extremen Rotverschiebung ist mir bei der Lektüre auch aufgefallen, bedeutet also, dass diese Strahlung, wie unvorstellbare Millionen oder Milliarden Sonnenmassen in das Loch wollen sich aber davor häufen - obwohl sie doch schon zu der Masse des Lochs zählen irgendwie - Schauder - man diese nur nicht messen/sehen kann, da zu weit verschoben, oder wie? Man beobachtet doch Röntgen- und Gammastrahlung, aber von der Scheibe, oder auch aus nächster Nähe? Rotverschoben heißt doch nur verschoben, nicht verspätet, oder? Hieße mit empfindlicherem Gerät, wäre mehr zu sehen?

Fragen über Fragen, ich informier mich erst nochmal zum zigsten mal über die Rotverschiebung und wie weit die Spektren reichen und vieles mehr. Aber irgendwie vermute ich, dass ich selber rechnen muss, bevor sich mein innerlich empfundener Widerspruch aufzulösen vermag...

In dem Thread von TomS letzten Link spricht Dr.Stupid an einer Stelle davon, dass man die Vorstellung von an dem Ereignishorizont klebender Masse nicht halten könne (18. Feb 2011 15:41) aber in einem anderen Zusammenhang, nämlich in Bezug auf die Dynamik des wachsenden Ereignishorizonts. Das klang schon sehr nach dem, was ich nicht verstehe.

Ich finde, ganz einfach formuliert, dass entweder verschwindet etwas in einem SL (und zählt zu der Masse), oder eben nicht, aber beides gleichzeitig? Das hieße ja auf Dauer, dass sich das Loch unheimlich aufbläht (von außen gesehen), während es gleichzeitig in der Eigenzeit vor Ort ziemlich klein ist. Hmm... Müsste dann nicht die theoretisch zu beobachtende Dichte um den EH herum bald höher werden als das Loch selbst?

Danke nochmal für die Mühe.

Gruß,
Joe
 
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Dgoe

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Besonders gut gefiel mir dieser Beitrag von Ich in dem Thread des letzten Links:
[...Ebenso sollte man sich mal vorstellen...]

Habe ich getan.
Wenn man damit anfängt, verfängt man sich nach zwei Minuten in Widersprüchen. Dann hört man wieder auf, sich das vorzustellen, ist zwei Minuten älter und eine Erfahrung reicher. ...
:)

Ich glaube da schließe ich mich vorerst an, schlafe nochmal drüber und schaue morgen wieder rein.
Wenn man keine Probleme hat, ...
 
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Dgoe

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Ich resümiere mal,

Sobald ein schwarzes Loch entstanden ist, sieht man von außen niemals etwas am Ereignishorizont verschwinden, vielmehr bleibt alles, was es sich vor Ort sehr wohl einverleibt, kurz davor (scheinbar) für immer stehen. Aber auch das sieht man sowie so nicht, da es bis zu unendlich rotverschoben ist. So bleibt einem der unvorstellbare Anblick von Milliarden Sonnen, die als Plasmastrom kurz vor dem Ziel "hängenbleiben" erspart, dankenswerterweise.

Oder anders, man sieht als entfernter Beobachter nicht, ob das Scharze Loch etwas verschluckt, weil das Licht zu rotverschoben ist, aber wenn man es sehen könnte, dann würde man auch nie sehen, wie es etwas verschluckt, weil alles kurz vorher stehenbleibt - aus der hypothetischen Sicht des entfernten Beobachters, der auf diese Sicht eben keine Aussichten hat.

Dann gibt es irgendwo doch einen Übergangsbereich, der dem Ereignishorizont vorgelagert ist, ab dem man wieder etwas sieht/messen kann, zwar hoch rotverschoben aber dennoch, zumindest theoretisch? Gibt es dafür eine Bezeichnung?

Würde mich freuen, wenn jemand dazu nochmal etwas sagen kann.

Gruß,
dgoe
 

Bernhard

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Oder anders, man sieht als entfernter Beobachter nicht, ob das Scharze Loch etwas verschluckt, weil das Licht zu rotverschoben ist, aber wenn man es sehen könnte, dann würde man auch nie sehen, wie es etwas verschluckt, weil alles kurz vorher stehenbleibt - aus der hypothetischen Sicht des entfernten Beobachters, der auf diese Sicht eben keine Aussichten hat.
Korrekt.

Dann gibt es irgendwo doch einen Übergangsbereich, der dem Ereignishorizont vorgelagert ist, ab dem man wieder etwas sieht/messen kann, zwar hoch rotverschoben aber dennoch, zumindest theoretisch? Gibt es dafür eine Bezeichnung?
Es gibt um Gravitationsfallen natürlich die bekannten Akkretionsscheiben, also Masse die innerhalb einer Scheibe in die Falle spiralieren. Noch näher am Ereignishorizont gibt es zudem einen nicht fest abgegrenzten Bereich, wo die einfallende Materie so stark beschleunigt wird, dass starke Röntgenstrahlung abgestrahlt wird. Einfallendes Plasma heizt sich in diesem Bereich so stark auf, dass bei einer entsprechend hohen Dichte der Ereignishorizont sicher komplett überstrahlt wird. Quasare sind hier sicher geeignete Kandidaten, wo diese Modellvorstellung zutreffen sollte.

Will man den Ereignishorizont direkt beobachten (z.B. mit Radioteleskopen), sollte man sich also eine möglichst inaktive "Falle" aussuchen.
MfG
 
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ralfkannenberg

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Ich resümiere mal,

Sobald ein schwarzes Loch entstanden ist, sieht man von außen niemals etwas am Ereignishorizont verschwinden, vielmehr bleibt alles, was es sich vor Ort sehr wohl einverleibt, kurz davor (scheinbar) für immer stehen.
Hallo Dgoe,

genau; das gilt für aussenstehende Beobachter.

Aber auch das sieht man sowie so nicht, da es bis zu unendlich rotverschoben ist.
Jein ... - je näher es ans Schwarze Loch kommt, desto mehr rotverschoben wird es. Das kommt daher, dass das Licht, dass zu uns kommen möchte, immer stärker gegen das Schwarzen Loch ankämpfen muss, um zu uns gelangen zu können, und dabei eben Energie verliert. Energie verlieren heisst für Photonen eben, sich ins Rote zu verschieben.

So bleibt einem der unvorstellbare Anblick von Milliarden Sonnen, die als Plasmastrom kurz vor dem Ziel "hängenbleiben" erspart, dankenswerterweise.
Warum sollten die Milliarden Sonnen denn ins Schwarze Loch fallen ? Das wird wohl nur einigen wenigen von ihnen passieren.

Dann gibt es irgendwo doch einen Übergangsbereich, der dem Ereignishorizont vorgelagert ist, ab dem man wieder etwas sieht/messen kann, zwar hoch rotverschoben aber dennoch, zumindest theoretisch? Gibt es dafür eine Bezeichnung?
Nein, es gibt keinen solchen Übergangsbereich. Einfach: je näher das Licht vom Schwarzen Loch ausgesandt wurde, desto mehr wurde es von diesem festgehalten, so dass es Energie verloren hat und deswegen ins Rorte verschoben wurde.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

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Ok, danke Bernhard und Ralf!

Nun, ich meine konkret die Grenze (oder Übergangsbereich), ab der, von innen nach außen betrachtet, die Gravitation soweit nachgelassen hat, dass Photonen nicht mehr unendlich rotverschoben sind, sondern in den sichtbaren/messbaren Frequenzbereich rücken. Dies stellt dann eine theoretisch denkbare Sichtgrenze dar, sofern denn die Sicht nicht versperrt ist und genau dort überhaupt eine Aktivität stattfindet. Selbst wenn es ein fließender Übergangsbereich ist, so dürfte es wohl doch einen ziemlich gut definierbaren Punkt geben, ab dem ein Messinstrument "X", dessen Parameter bekannt sind, anspricht, oder ansprechen könnte.

Von (weit) außen nach innen betrachtet kann man eine Beschleunigung frei fallender Objekte beobachten bis zu einem Bereich, an dem sie sich anfangen zu verlangsamen. Und wenn ich das richtig verstanden habe, dann fällt genau dieser Bereich zusammen mit der steigenden Rotverschiebung. Man darf sich daher fragen, wie sich das überschneidet. Kann man beispielsweise den Beginn des "Abbremsen" in den hochrotverschobenen Bereich, aber gerade noch sichtbaren Bereich noch theoretisch beobachten? Oder ist just genau dort die Rotverschiebung schon unendlich, oder schon lange vorher, was im letzten Fall bedeuten könnte, dass man nicht einmal den Rückgang der Beschleunigung wahrnehmen kann, da schon "unsichtbar".

Noch näher am Ereignishorizont gibt es zudem einen nicht fest abgegrenzten Bereich, wo die einfallende Materie so stark beschleunigt wird, dass starke Röntgenstrahlung abgestrahlt wird. Einfallendes Plasma heizt sich in diesem Bereich so stark auf, dass bei einer entsprechend hohen Dichte der Ereignishorizont sicher komplett überstrahlt wird.

Dies ist dann noch nicht in dem Bereich, an dem sich die Objekte verlangsamen (Außensicht) und rotverschoben werden!?

Warum sollten die Milliarden Sonnen denn ins Schwarze Loch fallen ? Das wird wohl nur einigen wenigen von ihnen passieren.

Irgendwie müssen 17-Milliarden-Sonnenmassen-SLs doch zu dem Gewicht kommen, es sei denn sie waren gleich so fett. Ich meine ja nicht, dass dies eine einzige Mahlzeit ist, aber da von außen gesehen seit Anbeginn nichts verschwindet, sondern vor dem EH anhält, dürften die Massen sich dort stauen - wenn man sie sehen könnte (nicht rotverschoben).

Gruß,
dgoe

P.S. zum Edit: habe nur die Zitate korrekt gestellt.
 
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Dgoe

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Ich möchte mich korrigieren: Mit "Gewicht" meinte ich "Masse". Von Gewicht darf man nicht sprechen, nicht wahr?

Außerdem drängen sich mir weitere Fragen auf. Können unendlich rotverschobene Photonen überhaupt existieren, oder ist das nur ein Form, diese als nicht existent zu deklarieren? Und bis zu welchem endlichen Bereich kann eine Rotverschiebung reichen, welche noch ein reales Photon ist? (Noch Topic oder Off-Topic?) Werde noch Dr. Google bemühen, ich halte das aber für einen Dreh- und Angelpunkt für das Verständnis (aus meiner Sicht)...

Ich hoffe die Nerven der Foristen hier nicht überzustrapazieren und bin sehr dankbar, dass auch Laien hier Fragen beantwortet werden, bzw. wurden.

Gruß,
dgoe
 

Ich

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Im anderen Thread habe ich ja schon versucht, einiges zu beantworten. Ich will's hier noch einmal auf die Frage bezogen zusammenfassen:

- Wenn etwas ins SL fällt, verschwindet es für Außenstehende nach kurzer Zeit vollständig. Es bleibt nicht irgendwo hängen oder so, sondern es wird exponentiell rotverschoben und unsichtbar. Weg. Als ob das Einfallende verschluckt worden wäre.
- Der Ereignishorizont ist keine irgendwie physikalisch markierte Linie, sondern einfach das theoretische Gebiet, aus dem nichts mehr ins Unendliche entkommt. Wenn etwas hereinfällt, wird der Ereignishorizont größer, schwingt vielleicht ein bisschen hin und her, und stabilisiert sich nach kurzer Zeit wieder in schön runder Form. Wie vorher, nur größer. Als ob das Einfallende verschluckt worden wäre.
- Wenn man hinfliegen und nachsehen würde, ob da noch irgendwelche Reste rumschweben, würde man nichts finden. Ist schon alles weg. Als ob das Einfallende verschluckt worden wäre.

Also tut alles so, als sei das Einfallende einfach verschluckt worden. Man kann natürlich, auf Basis der Gleichzeitigkeitsdefinition der Schwarzschlidkoordinaten, sagen, dass die Sachen da immer noch außerhallb des EH herumlungerten und erst in unendlicher Zukunft den Horizont überschreiten würden. Das ist aber reine Philosophie, weil jedes Mal, wenn ich nachschauen will, ich mich (wegen Zeitdilatation usw.) ebenfalls in die unendliche Zukunft begeben müsste, nur um - nach unendlich langer Zeit für die Außenstehenden - festzustellen, dass das Zeug doch schon weg ist.

Also: Zeitdilatation hin oder her, das Zeug ist in endlicher Zeit weg. Dass es doch noch irgendwie nach irgendeiner Gleichzeitigkeitsdefinition da sein sollte, ist vollkommen ohne Belang, man darf sich das gerne als rein rechnerisches Kuriosum vorstellen.
 

Dgoe

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...man darf sich das gerne als rein rechnerisches Kuriosum vorstellen.

Ja, danke, das, und die ganze Ausführung erklärt es einleuchtend, wobei ich den Umstand schon verstanden hatte, dass, sobald man sich dorthin begibt, keinen "Stau" vorfinden würde. Es ging sich mir im Verlauf auch eher nur noch um die Optik für einen entfernten Beobachter.

Also, die Zeitdilatation (Einfrieren vor dem Loch) findet zwar (rechnerisch) statt, aber was man beobachten kann, verschwindet schon vorher, wegen der Rotverschiebung - und lässt sich höchstens anhand der erhitzten Strahlenmenge, die vorher entweicht, noch rekonstruieren. Meine Posteingangsfrage ist damit beantwortet, denke ich.

Wie ich auch durch Toms Hinweise verstanden hatte, bezieht sich dieses Kuriosum auch nur auf den unmittelbaren Bereich vor dem EH, aber eben dennoch. Unklar war mir im Verlauf nur, ab genau wann man nichts mehr sieht; sieht man beispielsweise noch einen Teil der mathematisch vorhergesagten Abbremsung, unter günstigen Umständen (freie Sicht)?

Ohne jetzt Erbsen zählen zu wollen, würde mich aus Neugier genau dies doch noch interessieren, ab wann ein Plasmastrom aus der Scheibe, der ins Loch stürzt, unsichtbar wird. Denn wenn - vielleicht habe ich es doch noch nicht begriffen - die Rotverschiebung mit sinkendem Abstand algorithmisch wächst, gibt es genau einen Punkt, ab dem man mit bestem Gerät nichts mehr messen kann. Wo der sich befindet, mag ja für sich unerheblich und variabel sein, aber es gibt in Relation dazu noch zusätzlich eine andere Kurve. Denn genau dann beginnt (genau dann (hab ich schon gesagt)) auch die Zeitdilatation zu wirken, ebenso mit sinkendem Abstand, was wiederum bedeutet, dass sich die Beschleunigung verlangsamt und über einen Wendepunkt der gleich bleibenden Geschwindigkeit hinweg weiter kontinuierlich/progressiv oder algorithmisch verlangsamt.

Diese zweite Kurve hat mindestens genau den Punkt, ab dem die Beschleunigung wieder entschleunigt, und fällt das genau zusammen mit dem Punkt "Unsichtbarkeit" ODER nicht? Ganz unbedeutend ist das nicht, denn eventuell eine Voraussage, oder eine Beobachtung die falsifizieren kann, ist denkbar.

Und allgemein gilt doch, ein physikalisch mathematisches Kuriosum läuft grundsätzlich Gefahr als Widerspruch entlarvt zu werden, vor allem durch Beobachtung. Das muss ja nicht immer gleich das Ganze betreffen. Schön, wenn es sich sogar allgemein verständlich bestätigen lässt. Nur offene Fragen, bleiben offene Fragen.
 

Bernhard

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Hallo Dgoe,

Dies ist dann noch nicht in dem Bereich, an dem sich die Objekte verlangsamen (Außensicht) und rotverschoben werden!?
die Rotverschiebung und auch Verlangsamung hat man theoretisch immer dann, wenn sich das Objekt zwischen SL und Beobachter befindet. Bei großen Distanzen zum Ereignishorizont ist der Effekt allerdings sehr klein. Man kann die gravitative Rotverschiebung aber sogar auf der Erde messen: http://de.wikipedia.org/wiki/Pound-Rebka-Experiment

Irgendwie müssen 17-Milliarden-Sonnenmassen-SLs doch zu dem Gewicht kommen, es sei denn sie waren gleich so fett. Ich meine ja nicht, dass dies eine einzige Mahlzeit ist, aber da von außen gesehen seit Anbeginn nichts verschwindet, sondern vor dem EH anhält, dürften die Massen sich dort stauen - wenn man sie sehen könnte (nicht rotverschoben).
Du meinst also die Entstehung der supermassiven SL in Zentren von Galaxien. Dazu sollte man vielleicht noch erwähnen, dass sehr große Massen im Außenbereich des SL die Raumzeit ihrerseits so stark beeinflussen, dass man wieder ganz neue Raumzeitverhältnisse hat. Ich habe leider keine Ahnung inwieweit diese Entstehung schon erforscht wurde und ob es dazu bereits Veröffentlichungen gibt, da es umfangreiche numerische Simulationen voraussetzt.

Ich möchte mich korrigieren: Mit "Gewicht" meinte ich "Masse". Von Gewicht darf man nicht sprechen, nicht wahr?
Masse ist der bessere Begriff. Man weiß bei Gewicht, aber was gemeint ist.
MfG
 

Dgoe

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Hallo Bernhard,

ich freue mich über die Deine Antwort. Die Position des Beobachters ist mir klar - außen - abseits (gelbe karte)!

Das Pound-Rebka-Experiment kannte ich noch nicht, sieht spannend aus - lese gerade, ja...
Dass etwas im freien Fall Energie gewinnt (im Bezug/in Relation) klingt einleuchtend, für Einstein 1911 schon klar. Sehr interessant. Danke.

Nun gut, meine letzten Fragen bleiben dennoch unbeantwortet, aber ich bin durch dich über Umwegen auf Florian Freistetters Artikel zur Rotverschiebung gelangt, sehr anschaulich. Von ihm habe ich schon viel gelesen, zuletzt auch die Empfehlung zum Thema eingangs von FrankSpecht.

Gruß,
Dgoe
 
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