SL durch kollabierende Gaswolken ?

Emily

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Also seither war ich der Meinung SL entstehen durch kollabierende Sterne.
Nun habe ich aber eine Doku gesehen dass diese auch durch kollabierende Gaswolken entstehen können leider wurde auf die näheren Hintergründe nicht eingegangen.
Der Effekt müsste dann aber doch derselbe sein wie bei einer Supernova dass die Gaswolke dann ebensoweit bis auf die Atomkerne zusammengedrückt wird ?
Hab grade noch eine weitere Theorie gefunden:
Schwarze Löcher können wahrscheinlich auch entstehen, wenn zwei Sterne miteinander zusammenstoßen und ihre Massen vereinigen. Überschreitet die Masse einen bestimmten Wert, kollabiert dieser neue Stern zu einem Schwarzen Loch.
 

pauli

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Theoretisch müsste es sogar einen knappen Punkt geben, an dem der Reinwurf einer Münze einen Neutronenstern in ein SL kollabieren lässt :)
 

Ionit

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Die Doku habe ich auch gesehen.

Allerdings halte ich diese These (als interessierter Laie) für unglaubwürdig, da auch eine supermassive Gaswolke, relativ kurz nach dem Urknall, beim kollabieren zuerst die Kernfusion entfachen würde, deren Strahlungsdruck den weiteren Gaseinfluss unterbinden müsste. Die umliegenden Gasmoleküle würden praktisch "weggeblasen", sodass keine weitere Materie einfallen könnte.

In dieser supermassiven Gaswolke müssten unzählige Sterne entstehen aber kein (direktes) schwarzes Loch.

Mit dieser "These" wird ja versucht das Vorhandensein von supermassiven schwarzen Löchern wie den Quasar SDSS J0100+2802 mit der Masse von über 12 Milliarden Sonnenmassen, welches schon min. 900 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte (was nach unserem heutigen Verständnis unmöglich ist) zu erklären.

Da wäre die These, dass der Urknall ein periodisch auftretenes Ereignis im Abstand von 100/300/500 Milliarden Jahren ist (Branen-Theorie) und Quasar SDSS J0100+2802 ein Überbleibsel des vorherigen "Universums" ist, das durch die Gravitation der Materie des nachfolgenden Urknalls wieder "eingefangen wurde", wesentlich lögischer.
 
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Emily

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Alles Theorie eben, auch über den Urknall könnte man endlos diskutieren, eine Singularität enstspricht laut Theorie ja auch dem Urknall...oder der Urknall ist sozusagen der "Pups" eines SL
Ziu den Gaswolken habe ich nun noch etwas gefunden das könnte es erklären oder noch mehr Fragen aufwerfen:confused:
(kann sein das war mit in der Doku, habe die aber nicht ganz sehen können)
Die Strahlung einer Nachbargalaxie kann die Entstehung neuer Sterne in einer Galaxie verhindern und den direkten Kollaps großer Gasmengen zu einem Schwarzen Loch auslösen.
Wenn sich eine weitere Galaxie, in der gerade explosionsartig Sterne entstehen, in genau der richtigen Entfernung befindet, unterdrückt die Strahlung dieser Sterne die Bildung von Sternen in der ersten Galaxie. Auf diese Weise kann das Gas ungehindert zusammenstürzen und ein gewaltiges Schwarzes Loch bilden.
 

ralfkannenberg

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Theoretisch müsste es sogar einen knappen Punkt geben, an dem der Reinwurf einer Münze einen Neutronenstern in ein SL kollabieren lässt :)
Hallo pauli,

warum so eine grosse Masse ? Theoretisch würde ein Elementarteilchen genügen.

In diesem Kontext mal eine Frage: was würde eigentlich passieren, wenn sich ein Proton oder Neutron dem Ereignishorizoint nähert ? Ist da "sichergestellt", dass entweder alle oder keines seiner Quarks in das Loch fallen oder könnte es passieren, dass nur ein oder zwei Quarks hineinfallen und zwei bzw. ein Quark draussen bleiben - wie sieht das dann mit dem Confinement aus ?


Freundliche Grüsse, Ralf
 

ralfkannenberg

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was würde eigentlich passieren, wenn sich ein Proton oder Neutron dem Ereignishorizoint nähert ? Ist da "sichergestellt", dass entweder alle oder keines seiner Quarks in das Loch fallen oder könnte es passieren, dass nur ein oder zwei Quarks hineinfallen und zwei bzw. ein Quark draussen bleiben - wie sieht das dann mit dem Confinement aus ?
Hallo zusammen,

ich habe dazu folgende Arbeiten gefunden:

The Event Horizon of Confinement (Helmut Satz)

Thermal Hadronization, Hawking-Unruh Radiation and Event Horizon in QCD (P. Castorina)


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Herr Senf

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also ich hab auch noch zwei als Zugabe

https://arxiv.org/abs/1603.08522 "First Identification of Direct Collapse Black Hole Candidates in the Early Universe in CANDELS/GOODS-S"
da geht es um die Interpretation von Beobachtungen und hier http://www.nature.com/articles/s41550-017-0075 um die Voraussetzungen
Here we show that two conditions must be met in the protogalaxy that will host the direct-collapse black hole. First, prior star formation must be delayed; this can be achieved with a background Lyman–Werner flux of JBG ≳ 100J21 (J21 is the intensity of background radiation in units of 10−21 erg cm−2 s−1 Hz−1 sr−1).
Second, an intense burst of Lyman–Werner radiation from a neighbouring star-bursting protogalaxy is required, just before the gas cloud undergoes gravitational collapse, to suppress star formation completely.
Using high-resolution hydrodynamical simulations ...
Grüße Dip

PS: und neu von heute https://arxiv.org/abs/1809.03526 mit Bildern "Observational signatures of massive black hole formation in the early universe"
 
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TomS

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Da lokal am EH eine näherungsweise flache Raumzeit vorliegt, hat die Gravitation nur einen sehr kleinen, vernachlässigbaren Einfluss auf lokalisierte und stark gebundene Zustände wie Hadronen. Theoretische Effekte wären zunächst mal Farb-Polarisation der Zustände. Das kann man durch Vergleich des statische Quark-Antiquark-Potentials aus der Gitter-QCD mit dem Newtonschen Gravitationspotential abschätzen.

Anders wäre dies bei einer sehr starken Krümmung im Bereich der Hadron-Längenskala. Dafür benötigen wir entweder Mikro-SLs oder wir müssen viel näher ran an die Singularität.

Solange wir in einem Bereich deutlich oberhalb der Planck-Länge sind, wird der Effekt auf die gebundenen Zustände höchstens Hadronisierung sein. Das kann man im Rahmen einer Newtonsche Näherung sicher gut abschätzen:

$$ \Delta V_{\bar{q},q}^\text{Newton}(r) \sim m_q gr $$

g bezeichnet das Gravitationsfeld am Ort des Hadrons, r den Abstand der Quarks im Hadron.

Dieser Term stellt eine Korrektur erster Ordnung dar. In nullter Ordnung werden die Hadronen und damit alle enthaltenen Quarks identisch beschleunigt.

Das statische Quark-Antiquark-Potential hat ebenfalls einen (näherungsweise) linearen Verlauf.

EDIT:

Für das statische Quark-Antiquark-Potential findet man unterschiedliche Ansätze. Das Potential ist nicht direkt gegeben sondern muss aus anderen Größen wie dem Wilson-Loop extrahiert werden. Viele Ansätze stimmen in einem 1/r sowie einem linearen Term

$$ V_{\bar{q},q}^\text{QCD}(r) \sim \frac{\gamma}{r} + \sigma r + \ldots $$

überein. Zur Bestimmung von sigma einige Werte bzw. Quellen; ich lege das mal mit dem Gravitationspotential übereinander.

$$ \sigma = 0.18 / \hbar c [\text{GeV}]^2 $$

$$ \sqrt{\sigma} = 420 - 460 MeV $$

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Quantenchromodynamik#/media/Datei:Strong_Interaction_Potential.svg
 
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pauli

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In diesem Kontext mal eine Frage: was würde eigentlich passieren, wenn sich ein Proton oder Neutron dem Ereignishorizoint nähert ? Ist da "sichergestellt", dass entweder alle oder keines seiner Quarks in das Loch fallen oder könnte es passieren, dass nur ein oder zwei Quarks hineinfallen und zwei bzw. ein Quark draussen bleiben - wie sieht das dann mit dem Confinement aus ?
Meinst du Gezeitenkräfte? Wenn ja: selbst wenn das Proton zerrissen würde, wodurch sollte sich ein Quark dem Hineinsturz entziehen? Wenn nein: was meinst du dann?
 

Bernhard

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Hallo Ralf,

In diesem Kontext mal eine Frage: was würde eigentlich passieren, wenn sich ein Proton oder Neutron dem Ereignishorizoint nähert ? Ist da "sichergestellt", dass entweder alle oder keines seiner Quarks in das Loch fallen oder könnte es passieren, dass nur ein oder zwei Quarks hineinfallen und zwei bzw. ein Quark draussen bleiben - wie sieht das dann mit dem Confinement aus ?
das hängt, wie Tom bereits angedeutet hat, von der Masse des SL ab. Bei stellaren SL und größer sind die Gezeitenkräfte auf ein Proton oder Neutron so klein, dass beim Fall in das Loch nichts abenteuerliches passiert. Das Teilchen wird ein wenig in die Länge gezogen und das war's. Die ganz kleinen SL sind instabil, so dass ich hier Streuprozesse erwarte.

Wenn man es ganz genau wissen will, muss man sich Modelle, wie Tom sie beschreibt, anschauen.
 

TomS

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selbst wenn das Proton zerrissen würde, wodurch sollte sich ein Quark dem Hineinsturz entziehen?
Durch das Confinement.

Quarks können nicht isoliert existieren. Ein Zerreißen würde zur Erzeugung weiterer Quark-Antiquark-Paare und damit Mesonen führen; man spricht von Hadronisierung. Ein daraus resultierendes Phänomen sind sogenannte Jets.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Jet_(particle_physics)
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hadronization
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Color_confinement
 
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TomS

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Solange wir in einem Bereich deutlich oberhalb der Planck-Länge sind, wird der Effekt auf die gebundenen Zustände höchstens Hadronisierung sein. Das kann man im Rahmen einer Newtonsche Näherung sicher gut abschätzen:

$$ \Delta V_{\bar{q},q}^\text{Newton}(r) \sim m_q gr $$

g bezeichnet das Gravitationsfeld am Ort des Hadrons, r den Abstand der Quarks im Hadron.

Dieser Term stellt eine Korrektur erster Ordnung dar. In nullter Ordnung werden die Hadronen und damit alle enthaltenen Quarks identisch beschleunigt.

Das statische Quark-Antiquark-Potential hat ebenfalls einen (näherungsweise) linearen Verlauf.

$$ V_{\bar{q},q}^\text{QCD}(r) \sim \frac{\gamma}{r} + \sigma r + \ldots $$

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Quantenchromodynamik#/media/Datei:Strong_Interaction_Potential.svg

Setzen wir für die Hadronisierung den einfachsten Fall an, dass durch Zuführung genügender Energie aus einem Meson ein Mesonpaar entsteht, wobei zwei neue, leichte Quarks entstehen:

$$ |\bar{Q}Q\rangle \to |\bar{Q}q\rangle + |\bar{q}Q\rangle $$

Schwere Mesonen erhalten ihre Masse durch schwere Quarks sowie höhere Drehimpulse. Setzen wir für das schwere Quark ein charm-Quark an, für das entstehende Quark ein up-Quark.

$$ |\bar{c}c\rangle \to |\bar{c}u\rangle + |\bar{u}c\rangle $$

Je nach Spin J wären das die Mesonen

$$ |\eta_c\rangle_{J=0} \to |D^0\rangle + |\bar{D}^0\rangle $$

$$ |J/\psi\rangle_{J=1} \to |D^0\rangle + |\bar{D}^0\rangle $$

Die aufzubringende Energie liegt ca. bei 700 MeV, für schwerere Paare noch darüber.

Auf der Graphik sehen wir, dass wir bei Variation des Abstandes r im linearen Bereich um 1 fm eine Energiedifferenz von ca. 1 GeV ansetzen können. Gehen wir also davon aus, dass Hadronisierung oberhalb von 1 fm auftritt. Die relevante Energieskala von 1 GeV ist dann für eine grobe Abschätzung einigermaßen sinnvoll.

Nun geht es darum, zu berechnen, welche Energie

$$ \Delta V_{\bar{Q},Q}^\text{Newton}(r) \sim m_Q gr $$

aus dem Gravitationsfeld stammt. Die betrachteten Mesonen eta-c und J/psi haben eine Masse von ca. 3 GeV, die charm-Quarks jeweils nur 1.3 GeV; die restliche Energie steckt in der kinetischen Energie der Quark- und Gluonfelder (meine Abschätzung ist eigtl. ein Beispiel, wie die QCD nicht funktioniert, aber sei‘s drum, es geht nur um die Größenordnung).

D.h. wir setzen

$$ V_{\bar{c},c}^\text{QCD}(1 \text{fm}) = 1 \text{GeV} \sim m_c gr $$

später mehr ...
 
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