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Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Schwarze Löcher, wohl die mysteriösesten Objekte im All: Entstehung, Geometrie, Dynamik, Quantenaspekte
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Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von seeker » 6. Mär 2015, 14:16

Inspiriert durch einem anderen Thread (viewtopic.php?f=33&t=2894) kamen mir Fragen zum Inneren von SL. Da meine Fragen nichts mit Nullpunktenergie zu tun haben, hier einen eigenen Thread.

Meine Fragen:
Welche Bewegungen sind hinter dem EH noch möglich?
Man könnte da auf den Gedanken kommen zwei Fälle unterscheiden zu wollen:
a) Etwas (z.B. ein Photon) wird von einem einfallenden Objekt ausgesandt, das sich noch zwischen EH und Zentrum befindet.
b) Wenn wir von einem Massekern eines SL ausgehen, der eine irgendwie geartete Ausdehnung >0 haben soll (also keine Singularität im eigentlichen Sinne, an die eh niemand glaubt), dann kann man auf den Gedanken kommen, dass sich dann noch etwas von diesem Kern zeitweise wegbewegen könnte (z.B. Strahlung). Geht das?

Es ist klar, dass nichts den EH von innen kommend überschreiten kann, es muss vorher in Richtung Zentrum zurückfallen.
Aber was geschieht dazwischen? Wie nahe kann etwas wann dem EH noch kommen?

Ich habe dazu z.T. auch schon ein paar Vorstellungen, möchte aber erst einmal hören, was ihr meint.

Und:
Was bedeutet es, wenn man sagt "Das SL ist ein makroskopisches Quantenobjekt"? Ist es das vom Zentrum bis genau zum EH oder nur vom Zentrum bis irgendwo dazwischen?
Wenn es ein Quantenobjekt wäre, könnte man dann überhaupt noch von "Bewegung" hinter dem EH sprechen? Inwiefern?

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Marcel » 6. Mär 2015, 14:29

Erstmal, Singularität ist ja nur eine mathematische interpolation weil man damit vorerst es einfacher hat. Allerdings muss der Kern wie schon gesagt eine explizite Ausdehnung haben, damit endliche Werte entstehen. Doch wo sich der Kern im EH befindet, kann nicht gesagt werden, imprinzip, so hat mir das ein Kollege erklärt, ist der Kern auf eine große zusammengepresst, die so groß sein soll wie ein quantenobjekt/Elementarteilchen vielleicht sogar bis zur plancklänge. Doch die Ausdehnungen haben natürlich ihren Preis, so krümmt sich also der Raum um dieses Objekt und davon der Radius ist vergleichbar mit makroskopischen Objekten wie Sternen etc.
Mit freundlichen Grüßen
Marcel

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 6. Mär 2015, 15:49

Zu bedenken ist die Größe des Schwarzen Lochs und wie schnell es rotiert. Wenn man den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs mit 10 Milliarden Sonnenmassen überqueren würde, würde man Gezeitenkräfte kaum spüren. Die Spaghettisierung würde dann erst in der Nähe der Singularität einsetzen. Ich denke, dass der Abstand zur Singularität immer kleiner werden würde, respektive dass die Lichkegel sich so verhalten, dass eine Entfernungszunahme zur Singularität ausgeschlossen ist.

Gruß
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von seeker » 6. Mär 2015, 16:12

Analytiker hat geschrieben: Ich denke, dass der Abstand zur Singularität immer kleiner werden würde, respektive dass die Lichkegel sich so verhalten, dass eine Entfernungszunahme zur Singularität ausgeschlossen ist.
Das denke ich im Moment auch: Es sollten wegen dem Kippen des Lichtkegels ab dem EH nur noch maximal Spiralbahnen zum Zentrum hin möglich sein.
Vom Zentrum selbst sollte gar nichts mehr weg können, keine Bewegung mehr. Oder doch?
Ich hänge mich auch immer wieder an der Frage auf: Wenn vom Zentrum nichts weg kann, wie kann dann überhaupt eine gravitative WW stattfinden?
Ein Gravitonenaustausch zwischen einfallender Masse und Zentrumsmasse wäre ja z.B. auch nicht möglich. Woher "weiß" dann die einfallende Masse, wo das Zentrum ist, wohin sie fallen soll? Woher "weiß" die Raumzeit, dass sie sich krümmen soll? Wie kann man sich das vorstellen?

@Marcel: Das ist schon klar. Nur: Was du beschreibst, wäre aus meiner Sicht kein makroskopisches Quantenobjekt (wie es TomS nennt), sondern ein ganz normales mikroskopisches QO, das halt nur von einem ausgedehnten Gravitationsfeld umgeben ist.

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von gravi » 6. Mär 2015, 19:38

Ich hatte mir schon fast gedacht, dass dieses interessante Thema losgetreten wird - aber es freut mich! :D

Wie ich in dem anderen thread schon sagte, glaube ich nicht, dass (irgendeine Zustandsform der) Materie noch Bewegung (sprich Wärmebewegung) ausführen kann. Ich weiß auch nicht, ob einfallende Strahung und/oder Materie in das Zentrum spiralt, oder auf direktem Weg dort hinein fällt. Was auch immer den Horizont überschreitet, wird sofort raumartig, denn Zeit verliert dort ihre Gültigkeit. Damit ist auch der weitere Fall mit Überlichtgeschwindigkeit gegeben. Wer vermag da noch zu sagen, auf welchen Bahnen

Das gesamte Theater, das im Innern aufgeführt wird, ist nach wie vor höchst spekulativ. Von der Singularität spreche ich auch lieber nicht mehr, nur noch vom vakuumumgebenen Zentrum. Wie und in welcher Form dort Materie und Strahlung "gebunkert" werden, würde mich brennend interessieren, aber ich habe nicht die geringste Vorstellung. Was ich mir auch nicht vorstellen kann, dass die Gezeitenkräfte im Innern oszillieren...kann mir das mal eine(r) klarmachen...?

Aber mal etwas anderes in diesem Zusammenhang:
Unsere Arbeitskreise sind ja ziemlich ad acta gelegt. Wie wäre es denn, wenn wir einen neuen zum Leben erwecken und mit einer Gruppe Interessierter zum Thema SL's alles Erreichbare zusammen tragen?
Evtl. könnten wir sogar Ray reaktivieren, und ich könnte mir vorstellen, dass dies eine ganz spannende Kiste werden könnte...bei Zustimmung richte ich sofort alles Erforderliche ein...!

Gruß
gravi
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von tomS » 6. Mär 2015, 20:17

Bzgl. der Bewegung innerhalb des EH r < 2M siehe hier:

http://en.wikipedia.org/wiki/Gullstrand ... oordinates
Gruß
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 6. Mär 2015, 20:27

Man kann sich der Problematik schon annähern, die Frage ist natürlich wie gut. Nicht jedes Problem, respektive jede mathematische Fragestellung, besitzt eine geschlossene Lösung, was man natürlich beweisen kann. Die Mathematik hat schon ihre Grenzen, aber der Mathematiker ist in der Lage durch geschickte Modellierung eine gute Näherung zu produzieren. Die Physik ist auf die Mathematik angewiesen, wenn sie quantifizierbare Aussagen liefern will.

Im Falle gigantischer Schwarzer Löcher kommt man noch einigermaßen gut mit klassischen Methoden wie der Allgemeinen Relativitätstheorie aus. Bei stellaren Schwarzen Löchern wird es schwierig. Man muss schon Fallunterscheidungen treffen.

Der Zufall ist aus quantenmechanischen Erwägungen heraus nicht wegzudiskutieren. Wir leben nicht in einer streng kausalen Welt. Unsere Sinne sind nur auf den Mesokosmos abgestimmt. Wollen wir in die Tiefen des Mikro- und des Makrokosmos eindringen, dann müssen wir in hohem Maße abstrahieren. Die Kunst der Abstraktion ist eine besondere Form der Veredelung des Intellekts.

Lapidar gesagt, wir können nicht auf die Stochastik verzichten, das fängt schon bei der Brownschen Bewegung an. Es ist ein Irrglaube zu denken, alles beliebig genau zu berechnen. Selbst wenn die Welt rein deterministisch wäre, würde es nicht gelingen, denn welcher Algorithmus soll bitte schön unendliche viele Dezimalstellen hinter dem Komma liefern. Die Quantenphysik mit ihrer Unschärferelation spuckt einem dann noch richtig zusätzlich in die Suppe, aber damit muss man umgehen können.

Das bedeutet, dass man sich auch Fragestellungen widmen kann, die sich mit der unmittelbaren Umgebung der Zentren ultrakompakter Objekte auseinandersetzen.

Zu sagen, wir können es eh nicht direkt messen, ist eine intellektuelle Kapitulationserklärung. Messen kann jeder Dummie. Der direkte Nachweis ist trivial. Indirekten Nachweisen umweht ein gewisser Zauber.

Die Naturwissenschaft hat natürlich jeden Dogmatismus abzulehnen, aber zu sagen, ich glaube nur das, was ich sehe, zeugt von ausgesprochener Naivität.

Entscheidend sind die Gleichungen und Ungleichungen, die alles konsistent beschreiben.

Als Arbeitsgrundlage hier ein interessanter Link bezüglich der oszillierenden Gezeitenkräfte.

http://www.einstein-online.info/vertief ... itaetenBKL


Besonders nachdenkend,

Analytiker

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 6. Mär 2015, 20:31

tomS hat geschrieben:Bzgl. der Bewegung innerhalb des EH r < 2M siehe hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Gullstrand ... oordinates
Das mit dem Link führt nicht direkt ins Ziel, kann man sich natürlich ergoogeln, bin nur gerade auf dem Sprung.

Ja, der Ray, das ist ne große Nummer. Wird Zeit, dass er sich mal wieder einmischt. Seine Erklärungen haben Hand und Fuß.

Gruß
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von tomS » 6. Mär 2015, 23:04

Die Foren-SW erkennt den Link nicht korrekt.

Die wesentliche Aussage ist, dass innerhalb des Horizontes keine Bewegung dr/dt > 0, d.h. nach außen, möglich ist.

Die gewählten Koordinaten haben den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu Schwarzschild-Koordinaten am EH regulär bleiben. Die GP-Koordinatenzeit entspricht der Eigenzeit eines frei fallenden Beobachters; die Radialkoordinate entspricht der Schwarzschild-Radialkoordinate.

Aus der Bedingung ds = 0 für die Bewegung eines Lichtstrahls folgen zwei Lösungen für radiale Bewegung dr/dt; sowohl für einlaufende als auch für "auslaufende" Lichtstrahlen gilt innerhalb des Ereignishorizontes dr/dt < 0, d.h. letztlich, dass "auslaufende" Lichtstrahlen zu einlaufenden werden.
Gruß
Tom

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von seeker » 9. Mär 2015, 13:28

Analytiker hat geschrieben:Als Arbeitsgrundlage hier ein interessanter Link bezüglich der oszillierenden Gezeitenkräfte.

http://www.einstein-online.info/vertief ... itaetenBKL
Danke für den interessanten Link, das war mir neu.
Übrigens: Wenn Nichtlinearität vorhanden ist, dann ist öfter mal das determ. Chaos auch nicht fern...
Analytiker hat geschrieben:Messen kann jeder Dummie. Der direkte Nachweis ist trivial.
Ich stimme dir zwar völlig zu, in dem, was du in diesem Kontext eigentlich meinst (wie deinem gesamten Text), kann es mir aber nicht verkneifen hier ein kleines Zitat zu bringen (denn ganz so einfach ist es mit der Messerei dann doch nicht, was jeder weiß, der das schonmal gemacht hat) :) :

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 9. Mär 2015, 16:09

Auch Messungen können fehlerhaft sein, so wie Theorien zu Widersprüchen führen können. Selbst das was man sieht, kann auf Sinnestäuschungen beruhen. Es gilt natürlich, Daten richtig zu interpretieren.

Ein wichtiges Forschungsfeld bieten umfangreiche Computersimulationen. Das gilt natürlich besonders für die Astrophysik, siehe Millenium-Simulation oder wenn man das Innere Schwarzer Löcher erforschen will. Das Nichtlineare ist natürlich nicht so einfach zu erforschen. Es geht um numerische Stabilität. Auch im Sinne der reinen Mathematik können völlig korrekte Algorithmen zu gänzlich falschen Resultaten führen. In einer solchen Situation gilt es festzustellen, worin die Ursache liegt: in der schlechten Konditionierung des Problems oder in der Instabilität des Algorithmus.

Durch die Steigerung der Leistungsfähigkeit von Computern sind sehr wahrscheinlich neue interessante Einsichten zu gewinnen, was den Gültigkeitsbereich der Allgemeinen Relativitätstheorie betrifft.

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von gravi » 10. Mär 2015, 19:11

Analytiker hat geschrieben: Messen kann jeder Dummie...
Diese Behauptung muss ich doch nochmals aufgreifen, denn die halte ich für nicht gerade angemessen. Es wird mir z.B. in der Chemie gar nichts nutzen, wenn ich die tollsten Simulationen am Rechner fahren kann, aber nicht dem Stahlkocher exkat sagen kann, wie viel Kohlenstoff noch in seinem Roheisen enthalten ist und wie viel Sauerstoff er noch einblasen muss um einen Stahl der gewünschten Qualität zu erzeugen. Solche Messungen sollten nicht von Dummies gemacht werden, denn die können sich nicht von der Richtigkeit (und Wichtigkeit) ihrer Analyse vergewissern. Und mal eben 600 Tonnen Stahl auf einen Sitz an die Wand zu fahren, möchte man nicht verantworten.
Ich glaube auch nicht, dass ich einen Dummie ein Mikrogramm einer Probe abmessen lassen kann, um daraus eine korrekte Analyse anzufertigen. Ich würde ihn auch nur ungern an irgendwelchen Hochspannungsnetzen fummeln lassen, das könnte schnell tödlich sein. Ganz und gar würde ich es nicht mögen, wenn sich der Anästhesist während einer evtl. bei mir notwendigen OP ein wenig mit der Gasmischung vermisst...

Also, da ließen sich noch Tausende Beispiele nennen. Richtiges Messen will gelernt sein, das kann eben nicht jeder Dödel. Im Gegenteil, gerade im wissenschaftlichen Bereich ist exaktestes Vorgehen erforderlich, und dazu gehört neben einer fundierten Ausbildung manchmal auch jahrelange Erfahrung. Ein Dummie hätte das Higgs bestimmt nicht gefunden...

Gruß
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 10. Mär 2015, 19:45

Wenn man misst, dann sollte man möglichst präzise messen. Die heutige Messtechnik ist da schon sehr weit, aber noch nicht weit genug, um endlich Gravitationswellen nachzuweisen. Die Aussage, Messen kann jeder Dummie soll zum Ausdruck bringen, dass mit Messen allein noch nicht viel gewonnen ist und das Auswerten einfacher Messdaten kein intellektueller Höhenflug ist. Komplizierter wird es, wenn es darum geht komplexe Messdaten auszuwerten, so wie bei den Daten vom Planck-Weltraumteleskop oder wenn man nicht sehr umfassende Datensätze wie bei Bicep2 zur Verfügung hat. Der verfrühte Jubel um den vermeintlichen Nachweis von Gravitationswellensignaturen in der kosmischen Hintergrundstrahlung wirft natürlich kein gutes Licht auf die Aussagen einiger Wissenschaftler.

Nur das reine Ablesen von Daten erfordert noch keine große geistige Anstrengung. Das Ersinnen von zuverlässigen Messapparaturen erfordert schon mehr.

Nun mag der Begriff Dummie etwas abschätzend wirken. In meiner Formulierung kann man den Begriff Dummie mit dem Begriff Laie ersetzen, was wertneutraler rüberkommt. Allerdings gibt es jedoch wohl nicht wenige Laien, die sich gerne zu selbsternannten Experten aufschwingen.

Gruß
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von seeker » 10. Mär 2015, 23:43

Nun ja, das Ersinnen und Realisieren sinnvoller Messaufbauten und das anschließende richtige Auswerten und Interpretieren der gewonnenen Daten, incl. der Bewertung wie vertrauenswürdig diese sind und welche versteckte systematische Fehler vielleicht trotz aller Sorgfalt noch vorliegen könnten und wie groß diese sein mögen, erfordert schon einiges, vom Herstellen oder Verbessern von Messgeräten oder gar Messanlagen wie dem CERN ganz zu schweigen. Das darf man nicht mit einem einfachen Ablesen eines Zahlenwertes auf einem Display vergleichen, was es natürlich im einfachsten Fall auch gibt und was tatsächlich jeder könnte, ebenso wie jeder eine einfache Theorie aufstellen könnte, dass ein Apfel plus einen weiteren Apfel zwei Äpfel ergeben müsste.
Der Wissenschaft sind beim Messen auch Grenzen der technischen Machbarkeit und der finanziellen Mittel zu jeder gegebenen Zeit gesetzt.
Man darf allerdings auch nie vergessen, dass es die Theorie ist, die uns sagt, was wir überhaupt messen sollen, wo wir suchen sollen.
Wir brauchen beides und es ist auch beides gleichermaßen wichtig.

Grüße
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 11. Mär 2015, 09:02

Die Theorie gibt in vielen Fällen die Richtung vor. Sind die Messergebnisse abweichend, dann wird die Theorie oftmals angepasst. Sagt die Theorie Effekte hervor, die noch nicht gemessen wurden, dann werden oftmals Messapparaturen konstruiert, um einen Nachweis zu führen.

Gruß
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von gravi » 20. Mär 2015, 19:47

Hallo BlackBulli,

herzlich willkommen hier in unserem Kreis und viel Spaß bei den kommenden Diskussionen!

Ja, das Messen ist das A und O nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch in unserem täglichen Leben. Fährst du mit dem Auto, misst du ständig das Tempo, um nicht in eine Radarfalle zu kommen.

Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass es manchmal ganz schön verzwickt sein kann, apparative Mechanismen zu entwickeln, um zu aussagekräftigen Ergebnissen zu kommen.

Netten Gruß
gravi
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Analytiker » 21. Mär 2015, 00:16

Es ist wirklich ausgeklügelte Messtechnik gefragt, aber da ist man auf einem guten Weg.

http://www.aei.mpg.de/

http://de.wikipedia.org/wiki/Max-Planck ... ionsphysik

http://de.wikipedia.org/wiki/GEO600

Natürlich sind realitätsnahe Simulationen mit Supercomputern eine große Hilfe. Die Theorie kann sicher auch große Hilfestellungen leisten siehe:

http://www.wissenschaft-online.de/astro ... 4.html#frg

Gruß
Analytiker

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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Alberich » 30. Mär 2015, 22:29

Die hiesige Lokalpresse berichtete vor Monaten über ein Seminar zur Astronomie auch über SL. In der Diskussion soll Prof. Greiner angedeutet haben, dass er die Sache mit Singularität etc kritisch sehe. Seinem Gefühl nach handelte es sich beim Kern(SLK) der SL um eine extrem verdichtete große Massenansammlung.
Angenommen, das sei wahr:
Wir befinden uns - nicht lachen - auf der Oberfläche eines SLK. Es gilt Newton. Dann beträgt die Schwerkraft:
K = gamma *M(SLK)*100/d² [kp]. Das heißt:
K*d² = const.= gamma*M*100.
Wie groß muss d (Abstand Kernmittepunkt - Bauchnabel). Wegen der hohen Verdichtung ist der Radius des SLK sehr klein und kann vernachlässigt werden.
Auch eine Rakete könnte den Kern nicht verlassen.
Man spricht dem Photon Masse zu; es kann den Kern - so er überhaupt emittiert - erst verlassen, wenn es über die Oberfläche des SL hinauskommt.
Das ist meines Erachtens nichts Außergewöhnliches. Ein Loch im Universum?
Gruß
Alberich
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von gravi » 31. Mär 2015, 18:35

Für mich sind SL's durchaus außergewöhnlich. Auf dem Papier können wir sie zwar annähernd beschreiben, ihre wahre Natur - vor allem hinter dem Horizont - bleibt uns jedoch verborgen.

Gruß
gravi
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Re: Bewegungen hinter dem Ereignishorizont

Beitrag von Alberich » 1. Apr 2015, 23:52

@gravi
Hier betreten wir den Bereich der Erkenntnistheorie. Bei meinem alten Fernsehröhrengerät fanden die Elektronen immer den richtigen Ort und regten den Farbstoff an, die richtige Farbe zu emittieren. Obwohl ich noch nie ein Elektron gesehen habe. Leute von Desy (Artikel von Grindhammer?)sagen, dass der Durchmesser sicher kleiner als 10[up]-18 [/up] ist. Im Neutronenstern sind Elektron und Proton vereinigt, doch wir haben beide noch nicht gesehen. Blasenkammern zeigen die Spuren von Teilchen; die Teilchen selbst sind nicht sichtbar.
Wir sehen also nur die Auswirkungen auf die Umgebung.
Bei SL ist es die besonders starke Gravitation. Die ist Folge einer großen Masse.
Die Dichte des Neutronenstern wird mit 10[up]17[/up]angenommen.
Die Masse des Elektrons ist bekannt. Mit der oben genannten Abmessung folgt für die Dichte >10[up]24[/up].
In beiden Fällen nimmt man die Teilchen dicht gestapelt an.
Wenn ich ein kleineres Teilchen wähle, dann ist die Dichte rund 10[up]30[/up]. Natürlich werden wir den Kern nicht sehen (wie bei den genannten Teilchen).
Aber die Rechnung ist nur die methodische Fortsetzung.
Im übrigen brüte ich darüber, ob nicht auch die wirklichen Elementarteilchen durch eine (zwar sehr kleine) Begrenzung festgelegt werden.
Gruß
Alberich
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