Ist ein schwarzes Loch auch einmal voll ?
- Ersteller Emily
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blackhole
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unterfütterung der faktenlage
......... da das thema doch sehr anspruchsvoll ist , möchte ich mal einen interessanten beitrag eines experten in gehobener populärwissenschaftlicher sprache einstellen und mich gleichzeitig bei den kapazitäten entschuldigen , die dessen ggf. nicht bedürfen ....... autor ist Dr.Andreas Müller , Astrophysiker :
......... da das thema doch sehr anspruchsvoll ist , möchte ich mal einen interessanten beitrag eines experten in gehobener populärwissenschaftlicher sprache einstellen und mich gleichzeitig bei den kapazitäten entschuldigen , die dessen ggf. nicht bedürfen ....... autor ist Dr.Andreas Müller , Astrophysiker :
- (1) Nach der Quantentheorie ist der ganze Raum, auch das Vakuum, gefüllt mit Paaren virtueller Teilchen und deren Antiteilchen (siehe Antimaterie). Deren Energie ist so gering, dass die Teilchen im Rahmen der Heisenbergschen Unschärferelation (Ort-Impuls-Unschärfe, Energie-Zeit-Unschärfe) eine sehr kurze Lebensdauer haben und daher nicht zu messen sind. In diesem Sinne nennt man sie virtuell. Ständig annihilieren, d.h. zerstrahlen diese Teilchen mit ihrem entsprechenden Antiteilchen in elektromagnetische Strahlung (virtuelle Photonen) und bilden sich in Paaren wieder neu. Das Quantenvakuum ist demnach kein ruhiger Ort, sondern ein komplexes Gebilde, das von virtuellen Teilchen bevölkert ist. [Nebenbemerkung: Indirekt ist dieses Phänomen bei der Lamb-Shift, einer Verschiebung der Spektrallinien, im Wasserstoffspektrum messbar. Das bedeutet, dass das Konzept der virtuellen Teilchenpaare keine Hypothese, sondern eine im Experiment verifizierte Tatsache ist!]
Materialisiert sich ein solches Paar nahe des Ereignishorizonts eines Schwarzen Loches, so ist es möglich, dass eines der Teilchen in das Schwarze Loch fällt, während das andere ins Unendliche entweicht (siehe Abbildung rechts, rotes Teilchenpaar). Diese Trennung kann beispielsweise durchGezeitenkräfte bewirkt werden. Aus dem virtuellen Teilchen wird so ein reales, ein messbares Teilchen. Stammt die Energie für das virtuelle Teilchenpaar vom Schwarzen Loch, so bietet der Hawking-Effekt eine Möglichkeit Energie aus dem Schwarzen Loch zu extrahieren. Die Lebensdauer Schwarzer Löcher ist also begrenzt! Man sagt, Schwarze Löcher können durch die Emission von Hawking-Strahlungverdampfen (engl. Terminus black hole evaporation). - (2) Die zweite Interpretation begründet eine Thermodynamik Schwarzer Löcher, die Analoga zu den Hauptsätzen der klassischen Thermodynamik aufweist. Hawking zeigte 1973, dass man jedem Schwarzen Loch eine Temperatur zuordnen kann, die proportional zu ihrer Oberflächengravitation ist bzw. invers mit der Masse des Schwarzen Loches skaliert. Die Temperatur eines Schwarzen Lochesnennt man Hawking-Temperatur, und sie ist demnach höher für kleine, leichte Schwarze Löcher. Jeder Körper endlicher Temperatur ist ein thermischer Strahler (Wärmestrahler, Planckscher Strahler). Deshalb ist das Spektrum der Hawking-Strahlung dasselbe wie dasjenige eines Planck-Strahlers (thermische Hohlraumstrahlung)!
Schwarze Löcher verdampfen also durch die Emission von Hawking-Strahlung. Die Lebensdauer ist allerdings schon für Schwarze Löcher mit Sonnenmasse (10[SUP]30[/SUP] kg) sehr hoch: es würde 10[SUP]66[/SUP] Jahre (etwa 10[SUP]56[/SUP] Hubble-Zeiten!) dauern, bis ein solches Schwarzes Loch durch Hawking-Strahlung verdampft wäre. Die Temperatur eines stellaren Schwarzen Loches ist außerordentlich gering, nämlich nur etwa ein Millionstel Kelvin. So haben supermassereiche Schwarze Löcher in den Kerngebieten von Galaxienentsprechend noch niedrigere Temperaturen! Eine direkte Detektion der Hawking-Strahlung scheint damit geradezu ausgeschlossen.
blackhole
Registriertes Mitglied
........ anmerkung .......... das *verdampfen* der schwarzen löcher könnte der hinweis darauf sein , wie das universum enden könnte ........... als unendlicher raum erfüllt von reiner strahlungsenergie unendlich nah am absoluten nullpunkt ....... nachdem alle höherenergetische materie und sonstige strahlung durch die schwarzen löcher zunächst *aufgesammelt* wurde ........... sehr ungemütlicher ausblick ............ S.Hawking hatte diesem gedanken die tore wieder geöffnet , nachdem er die these der verbindung zu anderen universen über eben die schwarzen löcher wieder zurückgenommen hat ......... es fehlen u.a. auch die *weißen* löcher , die als energiesignatur aus eben diesen anderen universen in unsere welt zeigen müßten ................... oder , wir haben sie noch nicht erkannt .......... wir werden sehen .......
ralfkannenberg
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Hallo blackhole,
dann wollnmer ma' schauen:
Das ist noch schwierig zu bewerkstelligen, da sich der Raum nur mit endlicher Geschwidnigkeit ausdehnt und sein Alter auch endlich ist.
Ersetze "unendlich" durch "beliebig" und ich stimme Dir wenigstens fast zu. Nur "fast" wegen der Quantenfluktuationen.
äh, wieso sollte das durch die schwarzen Löcher aufgesammelt werden ? Ich sehe momentan keinen Grund, dass das Gravitationsfeld der Schwarzen Löcher auch in grosser Entfernung stark genug wäre, alle vorhandene Materie aufzusammeln. Zumal die ja verdampfen, d.h. nicht beliebig viel Zeit zur Verfügung haben, und sich das Universum überdies ausdehnt.
Hat er das zurückgenommen ? Ist nicht mein Fachgebiet - hast Du mir hierzu deswegen bitte eine Quelle ?
Freundliche Grüsse, Ralf
Hallo
Ich bin nur interessierter Laie. Bitte entschuldigt meine vielleicht dumme Frage. Wenn schon aus einem schwarzen Loch mit nur wenigen Sonnenmassen nichts mehr entkommen kann, warum flog dann beim Urknall, bei dem die gesamte Masse des Universums in einem Punkt konzentriert war, alles auseinander? Könnte dann nicht bei einem schwarzes Loch, wenn es nur genügend Masse gesammelt hat, irgendwann das gleiche passieren? Soviel ich gelesen habe, endet die bekannte Physik am Ereignishorizont.
Fragt Diethard
Ich bin nur interessierter Laie. Bitte entschuldigt meine vielleicht dumme Frage. Wenn schon aus einem schwarzen Loch mit nur wenigen Sonnenmassen nichts mehr entkommen kann, warum flog dann beim Urknall, bei dem die gesamte Masse des Universums in einem Punkt konzentriert war, alles auseinander? Könnte dann nicht bei einem schwarzes Loch, wenn es nur genügend Masse gesammelt hat, irgendwann das gleiche passieren? Soviel ich gelesen habe, endet die bekannte Physik am Ereignishorizont.
Fragt Diethard
Bynaus
Registriertes Mitglied
Hallo Diethard, es gibt sicher nichts zu entschuldigen! Für solche Fragen ist das Forum da...
Die Frage ist gut, aber nicht ganz einfach zu erklären - und womöglich gibt es andere User, die das besser können, daher nur grundsätzlich, so wie ich das verstehe: Der Punkt ist, dass der Raum beim Urknall eine Art Spannung hatte, die ihn expandieren liess. Diese Spannung wurde in eine sehr schnelle Expansion des Raumes umgewandelt, die Materie mitgerissen. Nun könnte man sich fragen, woher diese Spannung, diese Energie für die Expansion kam. Interessanterweise kann man die Spannung als negative Energie ausdrücken, die exakt so gross ist wie die gesamte (positive) Masse-Energie, die sonst im Universum steckt (die Energiebilanz, oder die Gesamtenergie des Universums ist also Null). Die Bildung der Materie ist also gewissermassen das Komplement der Entstehung der Spannung, das eine gibt es nicht ohne das andere - aber warum es überhaupt zu diesem ganzen Prozess kam, kann dir zur Zeit niemand wirklich beantworten.
Bei einem Schwarzen Loch würde man das also nicht erwarten, egal wie viel Materie es aufnimmt. Allerdings gibt es schon lange die (etwas verrückte, aber zumindest wissenschaftlich ernsthaft diskutierte) Idee, dass jedes Schwarze Loch seinerseits ein Universum im Inneren enthält. Dann würde jede Entstehung eines Schwarzen Lochs einem neuen Urknall (im Universum im "Inneren") entsprechen. Wie man eine solche Hypothese allerdings überprüfen könnte, ist eine ganz andere Frage.
Die bekannte Physik endet nicht unbedingt am Ereignishorziont. Das Innere eines Schwarzen Lochs lässt sich, bis auf die Singularität in der Mitte (so eine solche denn überhaupt existiert), mit der Relativitätstheorie beschreiben. Aber eben nicht die Singularität, wo die Masse des Schwarzen Lochs - rein rechnerisch zumindest - auf einen unendlich kleinen Punkt komprimiert sein muss.
mac
Registriertes Mitglied
Hallo Diethard,
der ‚Trick‘ bei der Sache ist, wie Bynaus schon beschrieben hat, daß sich das Universum gerade so schnell ausdehnt, daß es nicht dazu kommt die Bedingungen für ein schwarzes Loch zu erfüllen.
Dazu muß man wissen, daß sich Gravitation genauso wie Licht ‚nur‘ mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Das bedeutet, daß für 'uns' hier, (und für jeden anderen, egal wo auch immer 'er' gewesen sein mag) 1 Sekunde nach dem Urknall, das für 'uns'/'ihn' wahrnehmbare Universum ‚nur‘ eine Lichtsekunde klein war (das ist so grob vereinfacht, daß es schon falsch ist. Das macht aber für diese Erklärung zunächst mal keinen prinzipiellen Unterschied). Wenn es aber in diesem Zustand verharrt wäre, dann hätte es nur einen winzigsten Bruchteil einer Sekunde länger gedauert, bis sich dieser Horizont von dem aus uns schon Gravitation erreicht, über die Grenze hinausgedehnt hätte, bei der es zu einem schwarzen Loch geworden wäre und seine Expansion umgekehrt hätte. So aber ist diese Grenze durch die Ausdehnung des Raumes und die damit einhergehende Verdünnung der Materie pro m^3, immer mit gewandert. Dieses von Anfang an exakte Schritthalten ist eines der großen Rätsel in der Kosmologie.
Der Verdacht, daß es hier eine gegenseitige Abhängigkeit gibt, liegt nahe. Aber ich bin kein Fachmann auf diesem Gebiet, so daß Du diese Äußerung nicht als Tatsache nehmen darfst. Ich will diesem Verdacht auch immer noch mal nachgehen, muß dazu aber noch einiges lernen.
Herzliche Grüße
MAC
Mit Nachgehen meine ich hier nicht, daß ich dieses Rätsel lösen will, ich will nur seine Rahmenbedingungen besser und genauer verstehen lernen
der ‚Trick‘ bei der Sache ist, wie Bynaus schon beschrieben hat, daß sich das Universum gerade so schnell ausdehnt, daß es nicht dazu kommt die Bedingungen für ein schwarzes Loch zu erfüllen.
Dazu muß man wissen, daß sich Gravitation genauso wie Licht ‚nur‘ mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Das bedeutet, daß für 'uns' hier, (und für jeden anderen, egal wo auch immer 'er' gewesen sein mag) 1 Sekunde nach dem Urknall, das für 'uns'/'ihn' wahrnehmbare Universum ‚nur‘ eine Lichtsekunde klein war (das ist so grob vereinfacht, daß es schon falsch ist. Das macht aber für diese Erklärung zunächst mal keinen prinzipiellen Unterschied). Wenn es aber in diesem Zustand verharrt wäre, dann hätte es nur einen winzigsten Bruchteil einer Sekunde länger gedauert, bis sich dieser Horizont von dem aus uns schon Gravitation erreicht, über die Grenze hinausgedehnt hätte, bei der es zu einem schwarzen Loch geworden wäre und seine Expansion umgekehrt hätte. So aber ist diese Grenze durch die Ausdehnung des Raumes und die damit einhergehende Verdünnung der Materie pro m^3, immer mit gewandert. Dieses von Anfang an exakte Schritthalten ist eines der großen Rätsel in der Kosmologie.
Der Verdacht, daß es hier eine gegenseitige Abhängigkeit gibt, liegt nahe. Aber ich bin kein Fachmann auf diesem Gebiet, so daß Du diese Äußerung nicht als Tatsache nehmen darfst. Ich will diesem Verdacht auch immer noch mal nachgehen, muß dazu aber noch einiges lernen.
Herzliche Grüße
MAC
Mit Nachgehen meine ich hier nicht, daß ich dieses Rätsel lösen will, ich will nur seine Rahmenbedingungen besser und genauer verstehen lernen
Zuletzt bearbeitet:
Entro-Pi
Registriertes Mitglied
Der würde selbstverständlich gelten. Aber die Frage ist doch, ob die Energie tatsächlich vom schwarzen Loch kommt. Fakt sind doch hier erstmal nur 2 Dinge. Erstens gibt es den Casimir Effekt. Und zweitens gibt es den Ereignishorizont. Das eine hat mit dem anderen nix zu tun. Der Casimir Effekt kommt überall vor, nicht nur direkt am Ereignishorizont. Der Effekt des Ereignishorizonts ist letztlich, daß nichts von innerhalb mehr nach draußen kommt. Überschreitet also einer der virtuellen Teilchenpartner den Ereignishorizont (und der andere nicht), dann können sich die Partner nicht mehr annihilieren.
Dabei entsteht keine Energie. Es wird lediglich die Energie der Quantenfluktuation umgewandelt in zwei Partner-Teilchen, von denen einer innerhalb des Ereignishorizonts bleibt und der andere außerhalb. Könnte man dann nicht auch vermuten, daß die Anwesenheit des Ereignishorizonts dazu führen kann, daß die "Raumenergie" (sorry, da fällt mir grad keine bessere Bezeichnung für ein) verdampft? Also quasi nicht das schwarze Loch Energie abgibt, sondern der Raum direkt am Horizont. Und zwar zum einen in Form von Materie/Antimaterie an das schwarze Loch und zum anderen in Form von Strahlung/Materie an den übrigen Raum?
Oder übersehe ich da irgend einen kausalen Zusammenhang?
Also soweit ich weis, besteht das virtuelle Teilchenpaar aus einem Teilchen und einem Antiteilchen. Wenn die beiden am Ereignishorizont getennt werden, so existiert das eine im Universum weiter, und das andere landet im schwarzen Loch. Das haarige and er Sache ist, dass das verschluckte die gesammtmasse des Schwarzen Lochs nicht erhöht sondern verringert. (negative Masse?) Hab vor Jahren mal Hawkings Nußschale gelesen, da stand das irgendwie so drinne. Dummerweise ist das Büchlein beim vorletzten Umzug abhanden gekommen...
Wenn ein kleines schwarzes Loch lange genug so vor sich hin strahlt, kann es dabei wieder ent-entarten?
mfg
Wenn ein kleines schwarzes Loch lange genug so vor sich hin strahlt, kann es dabei wieder ent-entarten?
mfg
blackhole
Registriertes Mitglied
hi . ralf ,
.... zu den von dir aufgeworfenen fragen ...... lies doch noch einmal in ruhe , die von mir davor eingstellten informationen von Dr. Andreas Müller ......... müßte eigentlich für klarheit dazu verhelfen ......... zu Hawkings und seiner abbitte bzgl. der paralleluniversen hier ein ausführlicher und anspruchsvoller überblick .......
http://www.bild-der-wissenschaft.de/bdw/bdwlive/heftarchiv/index2.php?object_id=30291846
...... bis hierher .......
blackhole
Registriertes Mitglied
hi , Bynaus ,
........ deine ausführungen beinhalten wesentliche mängel ....... im unmittelbaren *beginn* des urknalls befand sich das universum im maximal möglichen druck- und temperaturbereich (10 hoch 30 °K) ........ danach nahm dies zwar rapide ab und erreichte nach einigen 10.000 jahren 3.000 °K bei gleichzeitigem *durchsichtig*werden des universums und bildung der ersten atome ......... also hat dies mit der physik eines schwarzen loches schon allein wegen der anzutreffenden temperaturen wenig zu tun ......... denn dieses befindet sich mit wenigen millionstel grad K schon im bereich der vakuumsenergie , die sich unendlich an den absoluten nullpunkt bei 273,15 °K annähert , diesen aber nie durch die fortbestehenden quantenfluktuationen mit energiesignaturen erreichen ......... also sind die schwarzen löcher neben dem *leeren* raum , auf grund ihres erreichbaren alters und dem letztlich *ausdampfen* von energie im millionstel °K - bereich , sehr wahrscheinlich teil des unendlich expandierten und *erkalteten universums am *ende aller tage* .........
Bynaus
Registriertes Mitglied
blackhole schrieb:
Hab ich irgend was anderes geschrieben? Kelvin schreibt man übrigens ohne Gradzeichen...
Nach etwa 379'000 Jahren, ja.
Darum geht es hier überhaupt nicht. Es geht um die Frage, WARUM die Materie beim Urknall nicht gleich wieder in ein Schwarzes Loch kollabierte. Du kannst natürlich gerne versuchen, ihm eine bessere Antwort zu geben.
Aber wo waren denn jetzt die "wesentlichen Mängel" meiner Erklärung?
Du meinst die Oberfläche des Schwarzen Lochs? Ich habe nichts gegenteiliges behauptet. War auch gar nicht nötig, weil es hier keine Rolle spielt.
Ja, zumindest eine Zeit lang, bevor dann später schliesslich auch alle Schwarzen Löcher verdampfen und nur noch Strahlung übrig bleibt.
blackhole
Registriertes Mitglied
@Bynaus ............ "Der Punkt ist, dass der Raum beim Urknall eine Art Spannung hatte, die ihn expandieren liess." ........ welcher raum existierte im moment des urknalles und welche *spannung* ggf. in V hatte der wohl ............ und hat dann noch *materie mitgerissen* ??! ......... sorry , aber ich erwarte von dir mehr sorgfalt als ausgewiesenem an astrophysikalischen themen interessierten user ........... der selbstverständlich anspruch und realität zu deckung bringt ........
Bynaus
Registriertes Mitglied
@blackhole: Das war ein Versuch, komplexe Umstände in einfacher Sprache zu formulieren. Wie ich bereits erwähnt hatte, erhebe ich keinen Aspruch auf Perfektion, und es gibt User hier, die in kosmologischen Fragen besser bewandert sind als ich. Aber vielleicht bringst du das ja besser hin?
galileo2609
Registriertes Mitglied
Zeig doch mal genau, worauf du dich in deiner Quelle beziehst. Ich habe den sich verstärkenden Eindruck, dass du keines der buzz words, mit denen du um dich schleuderst, wirklich verstanden hast.
Grüsse galileo2609
blackhole
Registriertes Mitglied
Zeig doch mal genau, worauf du dich in deiner Quelle beziehst. Ich habe den sich verstärkenden Eindruck, dass du keines der buzz words, mit denen du um dich schleuderst, wirklich verstanden hast.
Grüsse galileo2609
....... schön , daß ich deinen bedarf nach eindruckstäuschung so erfolgreich bedienen kann
....... wenn du nicht in der lage bist , die treffende gesamtqualität des bezogenen artikels für das thema sinnerfassend zu würdigen und darüberhinaus noch weiterer detailerläuterungen bedarfst , so korreliert dies mitnichten mit dem anspruch der teilnehmer an diesem ausgewiesenen wissenschaftlich orientierten forum
....... wer hat dich eigentlich autorisiert , mangels faktischer kompetenz , dich hier in bemühter tiefenpsychologie zu usern , die deinen erfahrungshorizont nicht bedienen , in vielfältiger abwertend kritischer weise zu äußern ............ oder ist es einfach nur deinem persönlichen profil geschuldet ........
Ich kann nicht erkennen, inwiefern es sich bei diesem Posting um einen fachlichen Beitrag zum Thema dieses Threads handelt.
(....... und ich weise darauf hin, dass ich, wenn ich das nicht erkennen kann, sehr schnell zu dem Eindruck kommen könnte, dass hier jemand nur die Diskussion stören will ....... und dann, würde ich in unsere nutzungsregeln nachsehen, was ich tun müsste ............ nur so als hinweis zum montagmorgen von diesseits des ereignishorizonts)
blackhole
Registriertes Mitglied
..... ob ich das vermag , liegt im auge des betrachters
..... nur kurz , da im zeitpunkt des *frühen* urknalles weder materie und damit auch keine gravitation (nach heutigem wissensstand des standardmodells) anzutreffen waren , konnte es auch kein(e) sofortige bildung von schwarzen löchern geben ........ alles weitere dazu habe ich weiter oben schon angerissen .......
Bynaus
Registriertes Mitglied
Das ist sicher falsch. In welcher Form die Energie vorliegt, spielt keine Rolle - Gravitation hat sie trotzdem. Die Atomkerne bildeten sich zudem extrem schnell, in der ersten Millionstelssekunde und damit lange vor den Atomen (= Atomkern + Hülle), das heisst, je nach dem was du genau mit "früh" meinst, stimmt auch das nicht.
ralfkannenberg
Registriertes Mitglied
Hallo blackhole,
hier liegt wohl ein Missverständnis vor - mit dem Wort "Frage" habe ich nur höflich umschrieben, dass Deine Inhalte falsch waren.
Und da Du Höflichkeiten leider nicht verstehst halt direkt: Deine Interpretation des Artikels ist falsch: Bei der Wette ging es nur um die Materie in einem Schwarzen Loch und nicht darum, ob eines Tages die gesamte Materie des Universums in Schwarzen Löchern aufgesogen ist. Letzteres lässt sich abschätzen, wenn man mal berechnet, wie die "normalen" Massen und die Ereignishorizionte der Schwarzen Löcher verteilt sind, wie es um ihre Gravitation steht usw., hat aber wie gesagt nichts mit Hawking's Wette zu tun.
Freundliche Grüsse, Ralf
P.S. @Webmaster: Sorry, wenn ich etwas direkter als üblich geschrieben habe