Hallo,
nach vielem hin und her Ringen zum Verständnis Schwarzer Löcher ist mir noch immer (so wie möglicherweise vielen anderen) nicht ganz klar wie solche entstehen.
In dem Thread, "Das Zentrum unserer Galaxie" wurde darauzf hingewiesen, dass es unabdingbar ist, dass im Zentrum ein SL sitzt (so wie wir es auch überall lesen können, wenn wir eine Antwort darauf suchen was im Zentrum unserer Galaxy sitzt.
Was ist eigentlich unter dem Begriff oder besser gesagt Zustand von einem "Schwarzen Loch" zu verstehen?
Nun, ganz klar steht hier die Masse im Vordergrund. Ein "SL" muss demnach sehr viel Masse haben um dementsprechend Gravitation zu erzeugen, damit all die Masse so gleichmäßig um eine Galaxie (wie es in unserer Heimat-Galaxie der Fall ist) kreist.
Der Hauptpart für ein SL ist also seine Masse?
Was aber, wenn Masse für dieses gleichmäßige Kreisen um diesen "schweren Punkt" doch keine Lösung ist?
Was, wenn sich hinter einem "SL" oder "SLs" ein exotischer Vorgang verbirgt, etwa einer exotischen Materie?
Die Entstehung der Elemente in unserer Sonne, oder durch eine Nova, Supernova, Kollision von zwei Neutronensternen ect. scheint alles mehr oder weniger bekannt zu sein bzw. eine Lösung in Erwägung zu ziehen.
Doch niemand weiß ob das alles auch wirklich zutreffen ist.
Was aber, wenn es noch mehr Elemente gibt, die solch ein gleichmäßiges umkreisen, um einen solchen exotischen Punkt wofür ein "SL" steht, in unserer Heimat-Galaxie erst ermöglichen, die dass verursacht was ein "SL" erklären könnte?
Kann ein "Schwarzes Loch" auch ein exotischer Vorgang sein, bei dem noch unbekannte Elemente entstehen können, die das erklären könnten wofür ein "Schwarzes Loch" im Zentrum unserer Heimat-Galaxie als Lösung steht?
Oder ist das vollkommen ausgeschlossen?
Sorry für die vielen Fragezeichen!
Freundliche Grüße
Hinweis auf die DSGVO: Auf unserer Seite werden keine Dritt-Anbieter-Cookies verwendet und nur Daten erfasst, welche für das Minimum an Board-Funktionalität notwendig sind.
Bevor Sie sich registrieren oder das Board verwenden, lesen Sie bitte zusätzlich die DSGVO-Erklärung, welche in der Navigationsleiste verlinkt ist.
Kurzfassung der unserer Meinung nach wichtigsten DSGVO-Punkte:
Es kann vorkommen, dass Benutzer eigenverantwortlich Videos oder sonstige Medien in ihren Beiträgen verlinken, welche beim Aufruf der Forenseite als Teil der Seite samt zugehörigem Material mitgeladen werden. Sollten Sie dies nicht wünschen, verwenden Sie beim Benutzen des Forums einen Blocker wie z.B. uMatrix, welcher das Laden von Inhaltsblöcken von Fremd-URLs effektiv unterbinden kann.
Wir blenden keine Werbung ein und schränken die Inhalte in keinster Weise bei Benutzung von Addblockern ein. Dadurch ist die Grundfunktionalität des Forums auch bei vollständigem Blockieren von Drittanbieter-Inhalten stets gegeben.
Cookies werden unsererseits nur verwendet um das Einloggen des Benutzers für die Dauer der Forenbenutzung zu speichern. Es steht dem Benutzer frei die Option 'Angemeldet bleiben' zu verwenden, damit der Cookie dauerhaft gespeichert bleibt und beim nächsten Besuch kein erneutes Einloggen mehr notwendig ist.
EMail-Adressen werden für Kontakt bei wichtigen Mitteilungen und zur Widerherstellung des Passwortes verwendet. Die verwendeten IPs können von uns ohne externe Hilfsmittel mit keiner realen Person in Verbindung gebracht werden und werden nach spätestens 7 Tagen gelöscht. Diese IPs werden höchstens verwendet um Neuanmeldungen unerwünschter oder gesperrter Nutzer zu identfizieren und zu unterbinden. Wir behalten uns daher vor bei Verdacht, die Frist für die IP-Löschung auf maximal 14 Tage zu verlängern.
Unsere Webseite läuft auf einem virtuellen Linux-Server, welcher von einem externen Anbieter gehostet wird. Etwaige Verstöße der DSGVO-Auflagen seitens dieses deutschen Hosters können wir nicht feststellen und somit auch nicht verfolgen.
Wir halten Backups unserer Datenbanken, welche in regelmäßigen Abständen als Schutz vor Katastrophen, Hackerangriffen und sonstigen Ausfällen erstellt werden. Sollte ein Nutzer die Löschung seiner Daten wünschen, betrachten wir es als Unzumutbar die Backups auch von den Daten zu befreien, da es sich hierbei um eine mehrtägiges Unterfangen handelt - dies ist für eine Einzelperson beim Betrieb eines privaten Forums nicht zumutbar möglich ohne das Backup komplett zu löschen.
Sollten Sie etwas gegen die dauerhafte anonyme Speicherung ihrer EMail-Adresse, ihres Pseudonyms und ihrer Beiträge in einem Backup haben, sehen Sie von der Registrierung in diesem Forum ab. Für Mitglieder, welche vor dem 25.05.2018 registriert waren steht jedoch das Recht im Raum, eine Löschung der Datenbank-Backups zu beantragen.
Wenn dies Ihr erster Besuch hier ist, lesen Sie bitte zunächst die FAQs sowie die wesentlichen Regeln zur Benutzung des Forums.
Um an den Diskussionen teilnehmen zu können, müssen Sie sich zunächst registrieren.
Bevor Sie sich registrieren oder das Board verwenden, lesen Sie bitte zusätzlich die DSGVO-Erklärung, welche in der Navigationsleiste verlinkt ist.
Kurzfassung der unserer Meinung nach wichtigsten DSGVO-Punkte:
Es kann vorkommen, dass Benutzer eigenverantwortlich Videos oder sonstige Medien in ihren Beiträgen verlinken, welche beim Aufruf der Forenseite als Teil der Seite samt zugehörigem Material mitgeladen werden. Sollten Sie dies nicht wünschen, verwenden Sie beim Benutzen des Forums einen Blocker wie z.B. uMatrix, welcher das Laden von Inhaltsblöcken von Fremd-URLs effektiv unterbinden kann.
Wir blenden keine Werbung ein und schränken die Inhalte in keinster Weise bei Benutzung von Addblockern ein. Dadurch ist die Grundfunktionalität des Forums auch bei vollständigem Blockieren von Drittanbieter-Inhalten stets gegeben.
Cookies werden unsererseits nur verwendet um das Einloggen des Benutzers für die Dauer der Forenbenutzung zu speichern. Es steht dem Benutzer frei die Option 'Angemeldet bleiben' zu verwenden, damit der Cookie dauerhaft gespeichert bleibt und beim nächsten Besuch kein erneutes Einloggen mehr notwendig ist.
EMail-Adressen werden für Kontakt bei wichtigen Mitteilungen und zur Widerherstellung des Passwortes verwendet. Die verwendeten IPs können von uns ohne externe Hilfsmittel mit keiner realen Person in Verbindung gebracht werden und werden nach spätestens 7 Tagen gelöscht. Diese IPs werden höchstens verwendet um Neuanmeldungen unerwünschter oder gesperrter Nutzer zu identfizieren und zu unterbinden. Wir behalten uns daher vor bei Verdacht, die Frist für die IP-Löschung auf maximal 14 Tage zu verlängern.
Unsere Webseite läuft auf einem virtuellen Linux-Server, welcher von einem externen Anbieter gehostet wird. Etwaige Verstöße der DSGVO-Auflagen seitens dieses deutschen Hosters können wir nicht feststellen und somit auch nicht verfolgen.
Wir halten Backups unserer Datenbanken, welche in regelmäßigen Abständen als Schutz vor Katastrophen, Hackerangriffen und sonstigen Ausfällen erstellt werden. Sollte ein Nutzer die Löschung seiner Daten wünschen, betrachten wir es als Unzumutbar die Backups auch von den Daten zu befreien, da es sich hierbei um eine mehrtägiges Unterfangen handelt - dies ist für eine Einzelperson beim Betrieb eines privaten Forums nicht zumutbar möglich ohne das Backup komplett zu löschen.
Sollten Sie etwas gegen die dauerhafte anonyme Speicherung ihrer EMail-Adresse, ihres Pseudonyms und ihrer Beiträge in einem Backup haben, sehen Sie von der Registrierung in diesem Forum ab. Für Mitglieder, welche vor dem 25.05.2018 registriert waren steht jedoch das Recht im Raum, eine Löschung der Datenbank-Backups zu beantragen.
Wenn dies Ihr erster Besuch hier ist, lesen Sie bitte zunächst die FAQs sowie die wesentlichen Regeln zur Benutzung des Forums.
Um an den Diskussionen teilnehmen zu können, müssen Sie sich zunächst registrieren.
Exotische Elemente statt "Schwarze Löcher" ?
Hallo,
die simpelste Erklärung für ein SL ist wohl folgende:
Stell Dir ein Objekt vor, dass so kompakt und so massereich ist, das die Fluchgeschwindigkeit von seiner Oberfläche größer als die Lichtgeschwindigkeit ist.
Von solch einen Objekt könnte nichts mehr entweichen, auch das Licht selbst nicht. Man spricht deshalb von einem schwarzen Loch.
Objekte dieser Bauart benötigen zunächst keine speziellen Elemente und keine zusätzlichen Elementarteilchen.
Die Ausbildung einen SL ist damit kein exotischer Vorgang, sondern eine natürliche Entwicklung. In der Realität treten aber zusätzliche Effekte auf. Z.B. die durch die extreme Masse verursachte Zeitdehnung. Dies führt dazu, dass ein Beobachter ausserhalb des "Loches" sich dieses immer langsamer entwickeln sieht, je mehr es kontrahiert. Ferner "vernichtet" ein SL Information, was im Widerspruch zu allgemein anerkannten Theorien steht. Aus diesem Widerspruch wurden z.B. die Hawking Strahlung und andere Theorien abgeleitet.
Auch müsste aufgrund der Unschärfe Relation der Ereignishorizont (quasi der noch sichtbare Rand des Loches) eine gewisse Tiefe haben, so dass ggf. doch mal was aus dem Loch kommen kann. Da könnten dann alle Exoten, die man sich vorzustellen mag dabei sein.
Martin
die simpelste Erklärung für ein SL ist wohl folgende:
Stell Dir ein Objekt vor, dass so kompakt und so massereich ist, das die Fluchgeschwindigkeit von seiner Oberfläche größer als die Lichtgeschwindigkeit ist.
Von solch einen Objekt könnte nichts mehr entweichen, auch das Licht selbst nicht. Man spricht deshalb von einem schwarzen Loch.
Objekte dieser Bauart benötigen zunächst keine speziellen Elemente und keine zusätzlichen Elementarteilchen.
Die Ausbildung einen SL ist damit kein exotischer Vorgang, sondern eine natürliche Entwicklung. In der Realität treten aber zusätzliche Effekte auf. Z.B. die durch die extreme Masse verursachte Zeitdehnung. Dies führt dazu, dass ein Beobachter ausserhalb des "Loches" sich dieses immer langsamer entwickeln sieht, je mehr es kontrahiert. Ferner "vernichtet" ein SL Information, was im Widerspruch zu allgemein anerkannten Theorien steht. Aus diesem Widerspruch wurden z.B. die Hawking Strahlung und andere Theorien abgeleitet.
Auch müsste aufgrund der Unschärfe Relation der Ereignishorizont (quasi der noch sichtbare Rand des Loches) eine gewisse Tiefe haben, so dass ggf. doch mal was aus dem Loch kommen kann. Da könnten dann alle Exoten, die man sich vorzustellen mag dabei sein.
Martin
Nabend.
@SchwarzeMaterie:
Neutronensterne werden im Prinzip durch einen Druck im Innern stabilisiert, der nur mit der Quantentheorie zu verstehen ist. Kernphysikalische Reaktionen (genauer: inverse Betazerfälle) führen zur Neutronisierung der Materie. Neutronen sind Fermionen, die dem Pauli-Prinzip unterliegen und deshalb nicht beliebig dicht gepackt werden können. Physiker nennen das den fermionischen Entartungsdruck, der Neutronensterne stabilisiert. (Tatsächlich gibt es da noch ein paar andere Materieformen neben den Neutronen im Innern des Neutronensterns: Kaonen, Hyperonen etc. Die machen Details komplizierter, aber Kernaussage ist: die Neutronen selbst stabilisieren den Neutronenstern).
Dennoch können Neutronensterne nicht beliebig schwer werden. Bei etwa drei Sonnenmassen ist Schluss.
Die spannende Frage:
Was passiert bei höheren Massen, also wenn ein Neutronenstern akkretiert oder wenn Neutronensterne verschmelzen oder wenn ein sehr massereicher Stern kollabiert?
Die Standardantwort:
Ein Schwarzes Loch entsteht.
In der Tat wurde mikrophysikalisch der Übergang vom Neutronenstern zum Schwarzen Loch noch nicht gezeigt! Ganz einfach deshalb nicht, weil die Mikrophysik von kompakter Materie außerordentlich kompliziert ist. Genau das ist der Grund, weshalb man schon beim Neutronenstern nicht eine exakte, obere Grenzmasse angeben kann. Da wird noch viel erforscht, und der Teilchenbeschleuniger LHC u.a. werden uns hier noch viele neue und aufregende Resultate liefern.
Woher weiß man daher, dass ein Schwarzes Loch entsteht?
Die Astrophysiker und Relativisten sind sich sehr sicher, dass es kosmische Schwarze Löcher gibt, aus folgenden Gründen:
- 1916 wurde die Schwarzschild-Lösung gefunden, die eine Lösung von Einsteins Feldgleichungen darstellt. Viele beobachtete, kompakte Objekte lassen sich nur durch diese Lösung oder die rotierende Kerr-Lösung beschreiben.
- 1957 zeigen Tullio Regge und John A. Wheeler, dass die Schwarzschild-Lösung stabil ist gegenüber nicht kugelsymmetrischen Störungen der Metrik. Diese Stabilität bestärkt die Existenz der Lösung in der Natur.
- Ab 1964 finden Roger Penrose und Stephen Hawking die Singularitätentheoreme. Das sind mathematische Sätze, die die Existenz von Singularitäten (also auch von Schwarzen Löchern!) erzwingen.
Diese drei Punkte lassen nicht viel Raum für Kritik an der Existenz Schwarzer Löcher. Dennoch gibt es sie. Und wie an anderer Stelle diskutiert wurde, zeigt die nach Vorschrift der Loop-Quantengravitation quantisierte Raumzeit im Kollaps einen Ausweg: ein neuer negativer Druck, der den Kollaps auf ein Loch aufzuhalten vermag. Wir reden hier jedoch von einem Modell, das noch wenig Akzeptanz unter Forschern genießt.
SchwarzeMaterie schrieb:
Ehrlicherweise muss man sagen, dass die Astronomen im Fall des Zentrums der Milchstraße weder einen Bosonenstern, noch einen Gravastern oder Holostern ausschließen können. Das Dilemma: Wie das Schwarze Loch haben alle Modelle ihre Stärken und Schwächen.
Eine genaue Erörterung habe ich hier vorgenommen (erst kürzlich aktualisiert):
http://www.mpe.mpg.de/~amueller/astro_slgc.html
Letztendlich hast Du Recht, Thomas. Niemand kann ausschließen, dass sich im Zentrum der beobachteten Kandidaten für Schwarze Löcher etwas vollkommen Anderes, Neues, Unerwartetes, vielleicht auch Exotisches befindet. Denn weder Ereignishorizont, noch Singularität eines Schwarzen Loches wurden mittels Beobachtung nachgewiesen!
Mein Tipp: Wir sollten die Beobachtungen mit Gravitationswellen abwarten. Schon in wenigen Jahren wird das möglich sein, und ich erwarte hier eine Revolution nicht nur der Physik, sondern der Gesamtheit menschlichen Denkens und Forschens. Warum? Nicht nur wegen der Schwarzen Löcher, sondern weil man mit Gravitationswellen bis zum Urknall schauen wird!
Gruß,
Ray
@SchwarzeMaterie:
Neutronensterne werden im Prinzip durch einen Druck im Innern stabilisiert, der nur mit der Quantentheorie zu verstehen ist. Kernphysikalische Reaktionen (genauer: inverse Betazerfälle) führen zur Neutronisierung der Materie. Neutronen sind Fermionen, die dem Pauli-Prinzip unterliegen und deshalb nicht beliebig dicht gepackt werden können. Physiker nennen das den fermionischen Entartungsdruck, der Neutronensterne stabilisiert. (Tatsächlich gibt es da noch ein paar andere Materieformen neben den Neutronen im Innern des Neutronensterns: Kaonen, Hyperonen etc. Die machen Details komplizierter, aber Kernaussage ist: die Neutronen selbst stabilisieren den Neutronenstern).
Dennoch können Neutronensterne nicht beliebig schwer werden. Bei etwa drei Sonnenmassen ist Schluss.
Die spannende Frage:
Was passiert bei höheren Massen, also wenn ein Neutronenstern akkretiert oder wenn Neutronensterne verschmelzen oder wenn ein sehr massereicher Stern kollabiert?
Die Standardantwort:
Ein Schwarzes Loch entsteht.
In der Tat wurde mikrophysikalisch der Übergang vom Neutronenstern zum Schwarzen Loch noch nicht gezeigt! Ganz einfach deshalb nicht, weil die Mikrophysik von kompakter Materie außerordentlich kompliziert ist. Genau das ist der Grund, weshalb man schon beim Neutronenstern nicht eine exakte, obere Grenzmasse angeben kann. Da wird noch viel erforscht, und der Teilchenbeschleuniger LHC u.a. werden uns hier noch viele neue und aufregende Resultate liefern.
Woher weiß man daher, dass ein Schwarzes Loch entsteht?
Die Astrophysiker und Relativisten sind sich sehr sicher, dass es kosmische Schwarze Löcher gibt, aus folgenden Gründen:
- 1916 wurde die Schwarzschild-Lösung gefunden, die eine Lösung von Einsteins Feldgleichungen darstellt. Viele beobachtete, kompakte Objekte lassen sich nur durch diese Lösung oder die rotierende Kerr-Lösung beschreiben.
- 1957 zeigen Tullio Regge und John A. Wheeler, dass die Schwarzschild-Lösung stabil ist gegenüber nicht kugelsymmetrischen Störungen der Metrik. Diese Stabilität bestärkt die Existenz der Lösung in der Natur.
- Ab 1964 finden Roger Penrose und Stephen Hawking die Singularitätentheoreme. Das sind mathematische Sätze, die die Existenz von Singularitäten (also auch von Schwarzen Löchern!) erzwingen.
Diese drei Punkte lassen nicht viel Raum für Kritik an der Existenz Schwarzer Löcher. Dennoch gibt es sie. Und wie an anderer Stelle diskutiert wurde, zeigt die nach Vorschrift der Loop-Quantengravitation quantisierte Raumzeit im Kollaps einen Ausweg: ein neuer negativer Druck, der den Kollaps auf ein Loch aufzuhalten vermag. Wir reden hier jedoch von einem Modell, das noch wenig Akzeptanz unter Forschern genießt.
SchwarzeMaterie schrieb:
Viel Masse ist nicht das Kriterium. Man kann aus einem Stuhl ein Schwarzes Loch erzeugen. Die Masse muss nur kompakt genug sein. Das exakte Kriterium ist, dass man eine Masse M unterhalb ihres Schwarzschildradius von R = 2 GM/c^2 (G: Newtonsche Gravitationskonstante, c: Vakuumlichtgeschwindigkeit) komprimieren muss. Gibt es irgendeinen Mechanismus, der das schafft, so hat man ein Schwarzes Loch - auch aus einer leichten Masse wie einen Stuhl - erzeugt.Ein "SL" muss demnach sehr viel Masse haben um dementsprechend Gravitation zu erzeugen, damit all die Masse so gleichmäßig um eine Galaxie (wie es in unserer Heimat-Galaxie der Fall ist) kreist.
Ehrlicherweise muss man sagen, dass die Astronomen im Fall des Zentrums der Milchstraße weder einen Bosonenstern, noch einen Gravastern oder Holostern ausschließen können. Das Dilemma: Wie das Schwarze Loch haben alle Modelle ihre Stärken und Schwächen.
Eine genaue Erörterung habe ich hier vorgenommen (erst kürzlich aktualisiert):
http://www.mpe.mpg.de/~amueller/astro_slgc.html
Letztendlich hast Du Recht, Thomas. Niemand kann ausschließen, dass sich im Zentrum der beobachteten Kandidaten für Schwarze Löcher etwas vollkommen Anderes, Neues, Unerwartetes, vielleicht auch Exotisches befindet. Denn weder Ereignishorizont, noch Singularität eines Schwarzen Loches wurden mittels Beobachtung nachgewiesen!
Mein Tipp: Wir sollten die Beobachtungen mit Gravitationswellen abwarten. Schon in wenigen Jahren wird das möglich sein, und ich erwarte hier eine Revolution nicht nur der Physik, sondern der Gesamtheit menschlichen Denkens und Forschens. Warum? Nicht nur wegen der Schwarzen Löcher, sondern weil man mit Gravitationswellen bis zum Urknall schauen wird!
Gruß,
Ray
Wir haben verlernt uns zu wundern.