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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Einige Fragen zu Schwarzen Löchern...



Ausi
02.05.2006, 15:03
Hi Leute,

ich hoffe ihr verzeiht mir wenn ich wieder ein neues Thema zu schwarzen Löcher eröffne, aber hab im Moment bissle wenig Zeit alle andere Topics durchzulesen um zu gucken ob meine Fragen schon behandelt wurden ... vllt tauchen ja auch noch ein paar neue Aspekte auf, auch wenn es schonmal diskutiert wurd :)

Also, dann leg ich mal los (nebenbei bemerkt, bin Schüler... aber nich auf den Kopf gefallen ;) ):

Beschäftige mich im Moment wie gesagt auch mit Schwarzen Löchern (SL),... SL kann man ja nicht sehen, weil die Eigengravitation so hoch ist, dass die FLuchtgeschwindigkeit über der Vakuumgeschwindigkeit liegt. Deswegen kann man nur aufgrund ihrer Wirkung auf ihre Umwelt, vermuten wo sich welche befinden ...
Zum Beispiel Quasare, sind sehr stark leuchtende Galaxien, warum? weil sich in ihrem Zentrum ein Schwarzes Loch befindet, das Gasse enorm beschleunigt... und diesen Vorgang versteh ich nicht genau:

1. Warum werden die Gase erhitzt, wo es doch im Vakuum keine Reibung gibt?
2. Was sind und vor allem wie entstehen Akkretionsscheiben?
3. Wie ensteht ein "Jet"? (recht-daum-regel hab ich verstanden, aber warum kommt es überhaupt zu einem Jet?)

Und meine letzte Frage, warum gilt im Zentrum eines SL die Relativitätstheorie nicht?? ... und hab mal gelesen, Einstein hätte die Schwarzen Löcher "erfunden", also was hat die Relativitätstheorie mit Schwarzen Löchern zu tun.

Wäre nett wenn ihr mir weiter helfen könntet, weil im Internet habe ich keine zufriedenstellende Antwort gefunden oder zumindest keine dich ich verstanden hätte.

Gruß Ausi

Chrischan
02.05.2006, 15:54
Hallo Ausi,
willkomen im Forum.

Ich hoffe, daß Du hier noch ein paar detailliertere Antworten von einigen Spezies bekommst, aber bis dahin kann ich ja schonmal ein paar Dinge anmerken...


1. Warum werden die Gase erhitzt, wo es doch im Vakuum keine Reibung gibt?
Auch im Vakuum gibt es Reibung! Die Gas-Atome/-Moleküle reiben sich aneinander.


Was sind und vor allem wie entstehen Akkretionsscheiben?
Auf ein SL (und auch auf andere Körper) zuströmende Materie fliegt nicht auf einer geraden Bahn, sondern auf einer Spiralbahn auf das SL zu. Hieraus bildet sich dann eine Scheibe...
Ich hoffe, gerade hier bekommst Du noch bessere Antworten von den Spezies! :o


Wie ensteht ein "Jet"?
Soviel ich weiss, sind in erster Linie starke Magnetfelder für die Ausbildung von Jets verantwortlich.


Und meine letzte Frage, warum gilt im Zentrum eines SL die Relativitätstheorie nicht??
Ich denke, daß mit dem Zentrum des SL die eigentliche Singularität gemeint ist. Eine Singularität ist aber ein so extremer Zustand, daß hier wohl kaum irgendetwas von unseren Naturgesetzen gültig ist. :o Jetzt werde ich für diese Antwort vermutlich erschlagen...:o

So, vielleicht hat es ein bisschen geholfen. Ich bin aber in diesen Punkten kein Profi, also lege ich für meine Antworten auch nicht die Hand ins Feuer...

Ansonsten hilft auch fast immer ein Blick auf Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptseite)

Ausi
02.05.2006, 16:39
Danke soweit Chrischan...

meine zwei zentralen Fragen sind, um nochmal meinen Text zusammen zu fassen.

Was passiert, wenn Gase in die Nähe eines SL kommen?
Und was hat die Relativitästheorie mit SL zu tun?

Ausi

Chrischan
02.05.2006, 16:53
Bin leider wirklich kein Profi...


Und was hat die Relativitästheorie mit SL zu tun?Schau mal hier rein:
Wikipedia - Schwarzes Loch (http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch)


Was passiert, wenn Gase in die Nähe eines SL kommen?und hier:
http://Wikipedia - Akkretionsscheibe (http://de.wikipedia.org/wiki/Akkretionsscheibe)

Villeicht hilft Dir das.

Ausi
02.05.2006, 17:03
hmmmm... hab das in Wikipedia nur teilweise verstanden, deswegen würd ich es gerne mal in von euch fomulierten Worten hören ;)

Chrischan
02.05.2006, 18:56
Da leider keiner der Spezies momentan Zeit zu haben scheint (oder Sie erfreuen sich gerade an meinen kläglichen Versuchen :) ) versuche ich es nochmal...
Ich bewege mich dabei aber auf ziemlich dünnem Eis. Also habt bitte Alle etwas Nachsicht... :o



Und was hat die Relativitästheorie mit SL zu tun?
Ein SL ist nunmal ein ziemlich extremes Objekt. Mathematisch Erklären bzw. Beschreiben lässt es sich wohl nur mit der allgemeinen Relativitätstheorie (ART). Allein deshalb schon hat die ART etwas mit einem SL zu tun.
Ein SL ist ein ultra-kompakter Körper, bestehend hauptsächlich aus Vakuum und der zentralen Singularität. Innerhalb des SL gelten, durch die dort existierenden extremen Bedingungen, die klassischen Gesetze der Mechanik nicht mehr. Hier gelten nur noch die Gesetze nach der ART.
Zum Beispiel könnte Licht laut Newton nicht dazu gezwungen werden innerhalb eines SL's zu bleiben, da Licht keine Masse hat. Dies ist aber eine zentrale Definition eines SL. Also nach Newton dürfte es gar keine SL's geben...


Was passiert, wenn Gase in die Nähe eines SL kommen?
Erstmal passiert das, was immer passiert wenn Gas oder Staub in die Nähe einer grossen Masse kommt. Es wird angezogen.
Je grösser die anziehende Masse und je geringer die Entfernung, desto stärker die anziehende Kraft. Eine Besonderheit eines SL's ist nur, daß es geringere Entfernungen als andere Körper (Planeten, Sterne, etc.) zulässt (Ein SL der Masse eines Sterns hat nunmal einen geringeren Durchmesser als der Stern).
Wie sich nun das Gas genau verhält ist wohl abhängig von diversen Faktoren:

Zusammensetzung (Elemente bzw. Gas/Staub)
elektrische Eigenschaften (ionisiert oder neutral)
Zentrales Magnetfeld
Im Gas/Staub mitgeführtes Magnetfeld
...
Jedenfalls führt das Ganze dann irgendwie zur Bildung einer rotierenden Scheibe in der das Gas bzw. der Staub auf Spiralbahnen zum Zentrum hin rotiert. Wie bei Wikipedia nachzulesen spielt hier die Drehimpulserhaltung eine entscheidende oder zumindest grosse Rolle.
Je näher das Gas dem Zentrum kommt reibt es sich aneinander und erhitzt sich dabei (Bin mir nicht sicher, ob die Reibung den Hauptanteil an der Erhitzung hat, oder ob andere Mechanismen (Energieumwandlung) hier überwiegen).
Habe schonmal davon gehört, daß das Gas kurz vor dem SL sogar relativistische Geschwindigkeiten (Hier haben wir dann wiedermal die RT) erreichen kann.
Das Gas strahlt durch die Hitze (bei ionisiertem Gas vermutlich auch durch andere Effekte --> beschleunigte elektrische Ladungen) einiges an Energie ab, die man auch messen kann.
Am Ende überschreitet das Gas den Ereignishorizont des SL...

Weiter kann ich Dir hier jetzt aber wirklich nicht mehr helfen.
Ich glaube, daß das Verhalten von Akkretionsscheiben um SL's zu 100% wohl von kaum jemanden erklärt werden kann. In der Realität besteht jede Akkretionsscheibe aus einem Gemisch von unterschiedlichen Gasen und Staub, teilweise ionisiert, teilweise neutral und die SL's haben wohl auch meistens eine Rotation und Ladung... Macht das alles verdammt kompliziert.

Bynaus
03.05.2006, 10:03
Ich finde, du hast die Fragen ausgezeichnet beantwortet.

Vielleicht noch zu "was ist ein Jet": Ein Jet ist ein Strahl von Materie, der senkrecht zur Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs in beide Richtungen abgestrahlt wird und der, wie du richtig erklärt hat, seinen Ursprung (vermutlich) in starken Magnetfeldern hat.

Ausi
03.05.2006, 20:57
danke euch beiden, hab glaub ich erstma meine grundlegenden Fragen geklärt...

Hab noch ein anderes Problem, ich suche im Moment noch Bilder zum Thema "Schwarze Löcher", vor allem, Weiße Zwerge, Neutronenstern, Schwarze Löcher, Doppelsternsystem, Quasare ... bei google find ich da irgentwie größtenteils nur schrott, ebenso bei wikipedia.de... weiß jemand von euch vllt eine gute Seite wo ich Bilder finde, oder auch Einzelbilder im Internet???

Digi421
23.05.2006, 02:00
SLs schaut man sich am besten im Röntgenbereich an, daher würde ich so spontan mal die Chandra-Seite empfehlen (ohne Garantie): http://chandra.harvard.edu/photo/

Sniffles
16.06.2006, 20:41
Hallo

ich bin ein Schüler der 10. Klasse und habe im moment noch leider nicht so viel ahnung von physik (leider lernt man in der schule nicht die wirklich interessanten sachen:( ). Deswegen hab ich mich in letzter zeit ein wenig mit einstein usw. beschäftung und heute diesen forumartikel gelesen. und hier stand etwas von jets. da ich nicht wusste was das sein soll bin ich gleich mal auf wikepedia gegangen un hab mir das mal angeschaut.

-->mein problem:
auf wikepedia stand das es bei diesen jets sogar zu scheinbarer Überlichtgeschwindigkeit kommen kann.

soviel ich von ART weiß ist nichts schneller als c egal wo der betrachter steht.
wie kann dann da sein???
:confused:
also ich fände es toll wenn einer von euch physikstundenten und mir das mal erklären könnte.

mfg sniffles

Aragorn
16.06.2006, 22:20
Hallo sniffles,

ich gehe mal davon aus, daß dir auch Nicht-Physiker antworten dürfen.
Wie der Name schon sagt: scheinbare nicht wirkliche Überlichtgeschw.

Diese kann es geben als:

* Bewegung geometrischer Punkte (Überlichtgeschw. eines Lichtpunktes auf einer Leinwand, Schere die ein Blatt Papier mit Überlichtgeschw. schneidet etc.)
* oder aufgrund fehlerhafter Berechnungen wie bei dem Beispiel mit den überlichtschnellen Jets. Hier hatten die Astronomen zunächst die Lichtlaufzeiten nicht berücksichtigt. Korrigiert man die Messungen entsprechend, bewegen sich alle Jets unterlichtschnell.

Ich versuche den letzten Fall der fehlerhaften Berechnung mal an einem einfacheren Beispiel zu erläuten.

Ein Asteroid stürzt mit einer Geschw. von 0,9 c auf die Erde. Das Ereignis wird von einem Beobachter registriert, der die Geschw. des Asteroiden bestimmen will. Der Beobachter,

a) mißt mit einer Stoppuhr die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Aufblitzens des Asteroiden (wenn er in die Erdatmossphäre eintritt) und dem Aufschlag auf dem Erdboden.

b) und weiß daß die Erdatmossphäre soweit in den Weltraum reicht, daß der Asteroid in einer Höhe von 30 000 Kilometern über dem Erdboden, das erste mal aufleuchtet.

Die Zeitdifferenz die er mißt beträgt dann:
Zeit die der Asteroid braucht um mit 0,9 c die Entfernung von 30 000 km zurückzulegen, minus der Lichtlaufzeit:

t = 30 000 km / 0,9 c - 30 000 km / c = 1/90 Sekunde

Wenn der Beobachter diese 1/90 Sekunde als Grundlage für die Geschw. -Bestimmung hernimmt, ohne die Lichtlaufzeit von 0,1 Sekunden hinzuzuaddieren, berechnet er für den Asteroiden eine viel zu hohe Geschw:

v = 30 000 km / 1/90 Sekunde = 2,7 Mio km/s = 9 c

Ähnlich verhält sich dies bei diesen Jets. Werden die Lichtlaufzeiten nicht berücksichtigt, werden umso größere Überlichtgeschw. berechnet, je direkter der Jet in Richtung Erde zeigt und je höher seine Geschw. ist. Bewegt sich der Jet bsw.

* mit 0,9 c, dann werden bei einem Winkel von ca. 25 Grad zwischen Beobachtersichtlinie und Jet die maximale Jetgeschw. von 2,25 facher Lichtgeschw. berechnet.
* mit 0,99 c, dann werden bei einem Winkel von 10 Grad die maximale Jetgeschw. von 7 facher Lichtgeschw. berechnet.
usw.

Gruß
Helmut

Schnapprollo
26.06.2006, 13:57
Hi sniffles,

tatsächlich gibt es Experimente, die zeigen, dass in speziellen Fällen die "magische" Geschwindigkeit von ~300.000 Km/sec überschritten werden kann. Diesen quantenmechanischen Effekt nennt man Tunneln.
Allgemeinverständlich: In den Quantenmechanik ist es möglich 2 völlig identische Teilchen zu erzeugen und sie räumlich beliebig voneinander zu trennen. Das besondere daran ist, das beide Teilchen so miteinander "verbunden" bleiben, dass Ereignisse auf das eine Teilchen zeitgleich auf das 2. Teilchen wirken (als wären beide noch 1 Teilchen). Man könnte nun ein Teilchen auf der Erde belassen und das 2. auf den Mond transportieren. Regt man das "Erd-teilchen" zur Abstrahlung eines Lichtblitzes an "erzeugt" das Mondteilchen zeitgleich einen Lichtblitz. Die Zeit, die das Licht normalerweise von der Erde zum Mond benötigt entfällt.
Aber was nicht zu erwarten ist und Utopie bleibt, dass das Ereignis VOR der Ursache entsteht (die Zeitdimension bleibt auf jeden Fall positiv).

mfg Schnapprollo

Joachim
26.06.2006, 14:28
Hallo Schnapprollo,


Regt man das "Erd-teilchen" zur Abstrahlung eines Lichtblitzes an "erzeugt" das Mondteilchen zeitgleich einen Lichtblitz.

Nein, diesen Effekt gibt es nicht, jedenfalls habe ich nie etwas davon gehört, obwohl ich die Entwicklungen der Quantenoptik sehr genau verfolge. Hast du vielleicht eine Quelle? Ich habe ausserdem den Eindruck, dass du hier den Tunneleffekt, mit quantenmechanischer Verschränkung durcheinander bringst. Das sind zwei unterschiedliche Effekte.

Gruss,
Joachim

Schnapprollo
26.06.2006, 21:17
Hallo Joachim,

ich hab mir schon fast gedacht, dass sich da jemand meldet. Natürlich hast du Recht wenn man den fast schon klassischen Tunneleffekt der Quantenmechanik (also die "Energieschuld" beim überwinden einer Energiebarriere) meint, aber "tunneln" kann ja auf verschiedene Weise vonstatten gehen. Wenn mann Schrödingers Gleichungen entsprechend umstellt ist nicht nur eine "Unschärfe" im Energiepotential sondern auch im Raum (-> Superpositionsprinzip) und/oder der Zeit möglich, was ein Tunneln von Materie in der Raumzeit ermöglicht. Erfolgreiche Versuche dazu gibt es schon länger in den Anfängen der Quantenkryptographie (http://www.pro-physik.de/Phy/pdfs/ISSART12536DE.PDF [wenn der Link nich mehr funkt Mail genügt] oder http://www.quantenwelt.de/quantenmechanik/vielteilchen/verschraenkung.html).

Bis später :)

Schnapprollo

Joachim
27.06.2006, 08:14
Hallo Schnapprollo,

die Links handeln aber von der gewöhnlichen quantenmechanischen Verschränkung. Die Quantenwelt.de kenne ich sehr genau, die habe ich selbst geschrieben. Bei der Verschränkung ist es aber nur die Korrelation von Messergebnissen, die Übertragen wird. Eine instantane Informationsübertragung ist damit unmöglich. Ich kann zwar wissen, dass, wenn ich mein Photon in einer Polarisation finde, der Experimentator auf dem Mond sein Photon in entgegengesetzter Richtung finden wird, falls er die selbe Einstellung des Polarisators verwendet, ich kann ihm aber nicht Überlichtschnell mitteilen, dass er diese Messung durchzuführen hat.

Die von die geschilderte Situation (Zwei angeregte Atome und wenn ich eines anrege, erzeugt das andere auch einen Lichtblitz) funktioniert nicht. Schon die Anregung ist ein Messprozess, der die Verschränkung zerstört. Danach verhalten sich die Atome unabhängig. Meines Wissens wurden auch noch keine kompletten Atome verschränkt, aber das sollte technisch möglich sein. Ich müsste da mal ein bisschen nach Literatur suchen.

Übrigens würde die von dir geschilderte Situation die Kausalität verletzen, denn sie würde es erlauben, Nachrichten in die Vergangenheit zu schicken.

Gruss,
Joachim

Schnapprollo
27.06.2006, 08:28
Hallo Schnapprollo,

die Links handeln aber von der gewöhnlichen quantenmechanischen Verschränkung. Die Quantenwelt.de kenne ich sehr genau, die habe ich selbst geschrieben. Bei der Verschränkung ist es aber nur die Korrelation von Messergebnissen, die Übertragen wird. Eine instantane Informationsübertragung ist damit unmöglich. Ich kann zwar wissen, dass, wenn ich mein Photon in einer Polarisation finde, der Experimentator auf dem Mond sein Photon in entgegengesetzter Richtung finden wird, falls er die selbe Einstellung des Polarisators verwendet, ich kann ihm aber nicht Überlichtschnell mitteilen, dass er diese Messung durchzuführen hat.

Die von die geschilderte Situation (Zwei angeregte Atome und wenn ich eines anrege, erzeugt das andere auch einen Lichtblitz) funktioniert nicht. Schon die Anregung ist ein Messprozess, der die Verschränkung zerstört. Danach verhalten sich die Atome unabhängig. Meines Wissens wurden auch noch keine kompletten Atome verschränkt, aber das sollte technisch möglich sein. Ich müsste da mal ein bisschen nach Literatur suchen.

Übrigens würde die von die geschilderte Situation die Kausalität verletzen, denn es würde es Erlauben, Nachrichten in die Vergangenheit zu schicken.

Gruss,
Joachim
Übrigens würde die von die geschilderte Situation die Kausalität verletzen, denn es würde es Erlauben, Nachrichten in die Vergangenheit zu schicken.

Joachim
27.06.2006, 08:53
Hallo Schnpprollo,

also hast du kein Interesse an einer Diskussion? Schade!

Joachim

Schnapprollo
27.06.2006, 10:36
Hallo Joachim,


Übrigens würde die von die geschilderte Situation die Kausalität verletzen, denn es würde es Erlauben, Nachrichten in die Vergangenheit zu schicken.

Und das eben gerade nicht (fänd ich aber äusserst interessant ;) ). Die Ereignisse (Ursache -> Wirkung) würden zwar zeitgleich, aber nie umgekehrt ablaufen (-> Experimente zur "Microwellentunnelung").

PS.: natürlich bin ich an einer Diskussion interessiert (bin nur zur falschen Zeit auf den falschen Button gekommen)

Bis dann

Schnapprollo

Joachim
27.06.2006, 10:56
Hallo Schnapprollo,



Und das eben gerade nicht (fänd ich aber äusserst interessant ;) ). Die Ereignisse (Ursache -> Wirkung) würden zwar zeitgleich, aber nie umgekehrt ablaufen

Gleichzeitigkein ist immer eine Frage des Bezugspunkts. Zwei Ereignisse die für einen Beobachter gleichzeitig sind, können für einen anderen nacheinander erfolgen. Könnte man also bewirken, dass ein entferntes Atom zeitgleich mit der lokalen Anregung zerfällt, so kann der entfernte Zerfall für einen anderen Beobachter in er Vergangenheit erfolgen. Hätte nun dieser Beobachter ebenfalls die Möglichkeit mit dir überlichtschnell zu kommunizieren, so hätte er dir vorher mitteilen können, wann du das Ereignis auslösen wirst.

Leider ist das Thema hier off-topic, denn hier ging es nicht um Verschränkung oder Tunneln. Ich schlage also vor, dass wir ein eigenes Thema dazu in http://www.astronews.com/forum/forumdisplay.php?f=41 erstellen.

Gruss,
Joachim

Schnapprollo
30.06.2006, 03:20
Hi Ausi,

auch ich will dir mein Wissen vermitteln:


Warum werden die Gase erhitzt, wo es doch im Vakuum keine Reibung gibt?

Im Gravitationskollaps werden bis zu 50% der Ruhemasse (nach E=mc²) in Energie umgesetzt. [gewöhnliche Verbrennung ~5%, Materie - Antimaterie - Reaktion 100%, Kernspaltung ~ 25%, Kernfusion ~30%). Und das alles auch ohne Reibung; das "fallende" Teilchen erzeugt selbst Energie in Form von Photonen.


Was sind und vor allem wie entstehen Akkretionsscheiben?

Das sind die Ränder eines Strudels. Im Abfluss der Badewanne kann sich die Akkretionsscheibe nur in Richtung Wasser bilden weil Luft ja nicht mit angezogen wird. In einem Medium bilden sich die Akkretionsscheiben spiegelgleich zur Ebene der Drehung aus. Vorraussetzung ist, dass das System irgendwann einmal einen Drehimpuls erfahren hat.


Wie ensteht ein "Jet"? (recht-daum-regel hab ich verstanden, aber warum kommt es überhaupt zu einem Jet?)

Wie beim Badewannenabfluss wird die Drehung zum Mittelpunkt immer schneller. Bei einem rotierenden 3-dimensionalem Körper der von z.B. Gas umgeben ist und diese durch z.B. Gravitation anzieht wird der Drehimpuls auf das Gas übertragen und es fängt an sich selbt um den Körper zu drehen. Am Äquator ist die Fliehkraft ziemlich gross und das Gas hält sich auf Abstand, will aber durch die Gravitation näher kommen. Dazu strömt es zu den Polen der Drehimuls bleibt erhalten und beschleunigt das Gas weiter in der Rotation. Durch das nachströmende Gas vom Äquator wird das Gas an den Polen weiter verdichtet und wenn die Rotationsenergie gross genug ist, können die Gasteilchen den Gravitationssog entgehen. Deshalb entstehen Jet's nur an den Polen rotierender Körper.

MfG
Gunter