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Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Schwarze Löcher, wohl die mysteriösesten Objekte im All: Entstehung, Geometrie, Dynamik, Quantenaspekte
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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von seeker » 10. Jan 2017, 12:22

Siebenstein hat geschrieben:Wenn der Stern explodiert in eine Supernova, wieso kann aus diesen Überresten wieder eine Sonne entstehen?
Ganz einfach: Weil bei Weitem nicht aller Wasserstoff fusioniert wird, bis so ein Stern explodiert. Ein großer Teil der entstehenden Wolke besteht immer noch aus Wasserstoff.

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von tomS » 10. Jan 2017, 14:14

seeker hat geschrieben:Denk doch mal messtechnisch... Ich stelle fest, dass der Neutronenstern zunächst immer schneller wird, also positiv beschleunigt wird, ebenso das SL. Wenn sich die beiden aber schon sehr nahe sind, gibt es einen Umkehrpunkt: Ich beobachte, dass der Neutronenstern nun wieder langsamer wird, was ich rein beobachtungstechnisch als eine negative Beschleunigung interpretiere. Wenn er dem EH sehr nahe ist, scheint der Neutronenstern relativ zum SL zuletzt gar stillzustehen, das ist das, was ich messe.
Das ist das, was du aus der Ferne beobachtest; ich würde das nicht "Beschleunigung" nennen; Beschleunigung bzgl. was?

Du kannst das auch als statischer Beobachter direkt oberhalb des EH messen; oder als Schar statischer Beobachter auf Kugelschalen außerhalb des EH; aber nicht als statischer Beobachter innerhalb des EH für die bereits erfolgte Verschmelzung, und als weit entfernter Beobachter schon mal gar nicht
seeker hat geschrieben:Die Frage ist nun: Was macht das SL? Wie bewegt es sich, beobachtungstechnisch?
Aus Sicht des weit entfernten Beobachgters wird es auf den Neutronenstern hion "beschleunigt"
seeker hat geschrieben:Auch das SL muss sich genauso wie der Neutronenstern verhalten, muss also ebenso wie der Neutronenstern am Ende eine negative Beschleunigung erfahren, beobachtungstechnisch. Sobald der Neutronenstern den EH praktisch erreicht hat, findet keine weitere sichtbare Bewegungsänderung (Beschleunigung) der beiden Objekte mehr statt.
Ja.

Lediglich noch die von mir genannte Oszillation des EHs.
seeker hat geschrieben:
tomS hat geschrieben:Während des Verschmelzens wird der EH deformiert, sozusagen nach außen ausgebeult.
Ja, denke ich auch.
Das kann man ziemlich gut numerisch berechnen. Es gibt Artikel und Videos dazu.
seeker hat geschrieben:Und: Das passiert im Prinzip IMMER, wenn ein Objekt in ein SL einfällt: Der EH wird an der Stelle vergrößert, wo es ihm nahekommt, d.h. die beiden Gravitationsfelder überlagern sich so, dass das einfallende Objekt schon hinter dem neuen EH ist, bevor es den Abstand zur Singularität erreicht hat ...
Ja.
seeker hat geschrieben: D.h.: Nicht die einfallende Masse überschreitet den EH, sondern der (wachsende) EH überschreitet die einfallende Masse (bzw. die Kombination der beiden Gravitationsfelder bildet an der Stelle einen vergrößerten EH, der zuletzt hinter die einfallende Masse reicht).
Ja.
seeker hat geschrieben: Nur SO kann Masse überhaupt hinter einen EH kommen (aus der entfernten Perspektive)!

Ist so, oder?
Ich denke, die Frage ergibt beobachtungstechnisch keinen Sinn. Auch der neue EH zeichnet sich dadurch aus, dass wir erst in unendlich ferner Zukunft unendlich rotverschobene Signale von einer Schar noch infinitesimal außerhalb befindlicher Signalquellen erhalten würden. Wir müssten ja Signalquellen knapp außerhalb des ursprünglichen Horizontes positionieren und auf das Ausbleiben einzelner Signale warten, nämlich derjenigen, die verschluckt werden; das müssen wir aber unendlich lange tun, um sicher zu sein, dass sie tatsächlich nie erscheinen.

(der EH ist ein sehr abstraktes und unhandliches Konzept, das sich grundsätzlich nicht mit der Vorstellung einer Beobachtung verträgt; das o.g. Vorgehen ist letztlich auch nicht korrekt, um einen EH zu diagnostizieren müssen wir unsere Beobachtung sogar in die lichtartige, unendlich entfernte Zukunft verlegen)

seeker hat geschrieben:
tomS hat geschrieben: Bei einem nicht rein radialen Einfall wird die Beule sozusagen mitrotieren. Nun wissen wir jedoch, dass die Lösung der ART für ein SL mit Drehimpuls Null mathematisch eindeutig ist; das ist das Birkhoff-Theorem. D.h. dass diese Deformationen als Gravitationswellen abgestrahlt werden und dass sich asymptotisch die Form eines Schwarzschild-SL ergibt. Das würde sogar dann gelten, wenn zuvor ein Kerr-SL vorliegt; für das Kerr-SL selbst existiert kein derartiges Theorem; die Physiker gehen jedoch davon aus, dass es sich ähnlich verhält.
Interessant. Nur scheint sich mir ein Widerspruch zu ergeben, zu dem was ich erwarten würde zu messen:
Ich erwarte, dass der Neutronenstern (nehmen wir an, er wird nicht spaghettisiert, weil das SL gnügend groß ist), bei spiralförmig-tangentialem Einfall für mich als entferntem Beobachter ganz normal in der Nähe des EH "festfriert", so wie bei radialem Einfall auch. Wenn er das tut, dann kann es aber nicht gleichzeitig sein, dass ich eine weitere Rotation, auch nicht einer 'EH-Beule' um das SL-Zentrum messen kann.
Was ist hier Sache?
s.o. - der EH ist grundsätzlich nicht beobachtbar, egal, ob er nun verbeult ist, oder rotiert, oder beides.
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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von seeker » 10. Jan 2017, 18:37

Danke für die Antworten, das hilft mir weiter. :D

Nur:
tomS hat geschrieben:Das ist das, was du aus der Ferne beobachtest; ich würde das nicht "Beschleunigung" nennen; Beschleunigung bzgl. was?
Bezüglich des Ruhesystems, das ich zuvor wie beschrieben definiere und durch Beobachtungen festzurre.
Für mich als Beobachter sieht es so aus, also nenne ich es so.
Aber das kann ja jeder nennen wie er will, denke ich, sind ja letztlich nur Namen/Etiketten. Und wie man es dann nennt, da spielt auch schon viel weltanschaulicher Hintergrund mit hinein, scheint mir. Jedenfalls beobachte ich so ein Schneller-werden der Objekte, das reicht mir erst einmal.
tomS hat geschrieben:s.o. - der EH ist grundsätzlich nicht beobachtbar, egal, ob er nun verbeult ist, oder rotiert, oder beides.
Das verstehe ich nicht.
Was ich natürlich weiß: Die Position des EH hängt von meinem eigenen Bewegungszustand ab. Wenn ich mich z.B. mit 1/2 c auf das SL zubewege, dann ist der EH woanders, wie wenn ich relativ zum SL ruhe.
Aber ansonsten? Ich kann doch irgendeinen Bewegungszustand annehmen/wählen (und damit auch 'meinen' EH des SLs) und z.B. dann einfach messen, wo und wie groß der Bereich vor mir ist, wo mich keine Hintergrundstrahlung erreicht? Ich kann doch den Bereich der Schwärze vermessen? Natürlich bekomme ich dadurch nicht die exakte EH-Grenze zu sehen aber ich bekomme sie ungefähr... und der Rest lässt sich über Formeln dann ausrechnen?

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von tomS » 10. Jan 2017, 21:18

seeker hat geschrieben:
tomS hat geschrieben:s.o. - der EH ist grundsätzlich nicht beobachtbar, egal, ob er nun verbeult ist, oder rotiert, oder beides.
Das verstehe ich nicht.
seeker hat geschrieben:Was ich natürlich weiß: Die Position des EH hängt von meinem eigenen Bewegungszustand ab. Wenn ich mich z.B. mit 1/2 c auf das SL zubewege, dann ist der EH woanders, wie wenn ich relativ zum SL ruhe.
Wieso sollte das so sein?
seeker hat geschrieben:Aber ansonsten? Ich kann doch irgendeinen Bewegungszustand annehmen/wählen (und damit auch 'meinen' EH des SLs) und z.B. dann einfach messen, wo und wie groß der Bereich vor mir ist, wo mich keine Hintergrundstrahlung erreicht?
Nochmal: wenn du diesen Bereich exakt vermessen möchtest, dann musst du unendlich lange warten.

Der EH ist so definiert, dass Licht nicht einmal in unendlich langer Zeit aus diesem Bereich entkommt. Um das zu überprüfen musst du unendlich lange warten. Sorry, aber anders geht's nicht.

Alles andere ist eine Näherung. Du hast natürlich recht, auch der Bereichnum den EH herum wird verbeult sein ...
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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von seeker » 11. Jan 2017, 11:46

tomS hat geschrieben:
Was ich natürlich weiß: Die Position des EH hängt von meinem eigenen Bewegungszustand ab. Wenn ich mich z.B. mit 1/2 c auf das SL zubewege, dann ist der EH woanders, wie wenn ich relativ zum SL ruhe.

Wieso sollte das so sein?
Ich hatte das noch im Hinterkopf, ich glaube, ich habe das mal von Ray Light aufgeschnappt, vielleicht auch in seinem Buch gelesen.
Vielleicht erinnere ich mich aber auch falsch...
Ich habe nochmals etwas nachgesehen: Es scheint tatsächlich Horizonte zu geben, die absolut sind, also in dem Sinne beobachterunabhängig.
Prinzipiell ist es aber so, dass Horizonte beobachterabhängig sind.
Real messbare Horizonte sind es auf jeden Fall: Wenn ich mich (aus der Ferne) einem SL relativistisch schnell nähere, kann ich weiter reinschauen, als wenn ich mich entsprechend von ihm entferne.
Erklärt hatte ich mir das auch durch das Kippen der Gegenwartsebene, wenn man sich schnell bewegt, bei V= c sind das 45°, also sieht man auch etwas anderes, ich meinte, bei V = c könnte man sogar die nakte Singularität sehen, es kann aber auch wie gesagt sein, dass ich mich falsch erinnere.
tomS hat geschrieben:Nochmal: wenn du diesen Bereich exakt vermessen möchtest, dann musst du unendlich lange warten.

Der EH ist so definiert, dass Licht nicht einmal in unendlich langer Zeit aus diesem Bereich entkommt. Um das zu überprüfen musst du unendlich lange warten. Sorry, aber anders geht's nicht.

Alles andere ist eine Näherung. Du hast natürlich recht, auch der Bereichnum den EH herum wird verbeult sein ...
Ja, direkt geht nicht, ist klar. Jedoch kann ich m.E. z.B. den Bereich 1 km entfernt vom SL-EH exakt bestimmen und durch weitere Beobachtungen und Berechnungen daraus dann exakt schließen, wo der EH tatsächlich ist und welche Form er exakt hat (wenn ich die Krümmung in einiger Entfernung zum EH bestimmen kann und Masse, etc. des SLs kenne, kann ich den Ort des EH errechnen). Das macht also nichts: Damit kann ich auf indirektem Wege im Prinzip exakt messen, wie sich das SL bewegt und welche Form, Ausdehnung und Dynamik sein EH hat.
Stimmst du zu?

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von tomS » 11. Jan 2017, 14:29

seeker hat geschrieben:Prinzipiell ist es aber so, dass Horizonte beobachterabhängig sind.
Welche sollen das sein? kosmologische Horizonte und Rindler-Horizonte ja; Ereignishorizonte nicht.
seeker hat geschrieben:Real messbare Horizonte sind es auf jeden Fall: Wenn ich mich (aus der Ferne) einem SL relativistisch schnell nähere, kann ich weiter reinschauen, als wenn ich mich entsprechend von ihm entferne.
Nein!

Du kannst immer gleichweit hineinschauen, jedoch ggf. zeitversetzt (weil das Licht dich früher oder später erreicht). Aber der EH ist für jeden außenstehenden Beobachter eine absolute Sichtbarkeitsgrenze.

Oder hast du eine Referenz, die mir das Gegenteil beweist?
seeker hat geschrieben:Erklärt hatte ich mir das auch durch das Kippen der Gegenwartsebene, wenn man sich schnell bewegt, bei V= c sind das 45°, also sieht man auch etwas anderes, ...
Du musst aber auch das Kippen des Lichtkegels verursacht durch die Raumzeitkrümmung beachten.
seeker hat geschrieben:Ja, direkt geht nicht, ist klar. Jedoch kann ich m.E. z.B. den Bereich 1 km entfernt vom SL-EH exakt bestimmen und durch weitere Beobachtungen und Berechnungen daraus dann exakt schließen, wo der EH tatsächlich ist und welche Form er exakt hat (wenn ich die Krümmung in einiger Entfernung zum EH bestimmen kann und Masse, etc. des SLs kenne, kann ich den Ort des EH errechnen). Das macht also nichts: Damit kann ich auf indirektem Wege im Prinzip exakt messen, wie sich das SL bewegt und welche Form, Ausdehnung und Dynamik sein EH hat.
Stimmst du zu?
Ja.

Aber jetzt redest du davon, den Ort des Horizontes aus anderen Daten zu berechnen; das geht natürlich. Vorhin war aber von Beobachten die Rede.
Gruß
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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von seeker » 12. Jan 2017, 00:46

tomS hat geschrieben:Welche sollen das sein? kosmologische Horizonte und Rindler-Horizonte ja; Ereignishorizonte nicht.
Mit "Horizonte sind beobachterabhängig!" war wohl eher gemeint, dass sie in dem Sinne keine physikalische Grenze 'an und für sich' darstellen (man merkt nichts besonderes, wenn man den EH überschreitet, Firewalls mal außen vor...), sondern dass sie dadurch definiert sind, was ein Beobachter noch beobachten kann und was nicht.
Ich denke, du hast aber Recht, dass der absolute EH eines SLs existiert und eben auch beobachterunabhängig ist:
Der absolute Horizont hingegen ist unabhängig vom Bezugssystem und wurde von Stephen Hawking eingeführt. Die Definition des absoluten Horizonts ist, dass er die Grenzfläche darstellt, die Ereignisse, die im entfernten Universum beobachtbar sind, von denjenigen Ereignissen trennt, die nicht mehr beobachtbar sind. Wie eingangs formuliert trennt er also Beobachtbares von Unbeobachtbarem. Der absolute Horizont kann kontinuierlich wachsen, wenn beispielsweise das Loch Materie aufsammelt oder mit anderen Löchern verschmilzt. Insbesondere kann der absolute Horizont nur wachsen, weil jede Energieform, die ins Loch fällt, es mit Masse anreichert und den Horizont vergrößert.
http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/horizont/184

Dann gibt es noch einen scheinbaren Horizont, dieser ist relativ zum Beobachter:
Der scheinbare Horizont wird definiert als die äußerste Berandungszone, wo Photonen, die dem Loch versuchen zu entkommen, gravitativ eingefangen werden. Es stellt sich heraus, dass diese Definition ein relatives Konzept, also nicht absolut ist, denn er hängt vom Bezugssystem des Beobachters ab. So wird der scheinbare Horizont für einen entfernten, ruhenden Außenbeobachter ein anderer sein, als für einen nahen, einfallenden Beobachter (FFO).
http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/horizont/184
Davon hattest du es aber nicht, ist klar.
tomS hat geschrieben:Du musst aber auch das Kippen des Lichtkegels verursacht durch die Raumzeitkrümmung beachten.
Ja.

Interessant in dem Artikel noch:
Der absolute Horizont hat die verblüffende Eigenschaft, dass er die Kausalität verletzt! Einfallende Materie und Strahlung lassen den absoluten Horizont anwachsen, bevor sie den die Materie ihn erreicht! In Anlehnung an die Philosophie nennt man dies einen teleologischen Charakter. Die Teleologie wurde in der Philosophie vom Rationalisten Christian Wolff (1679 - 1754) eingeführt. Dort besagt dieses Prinzip, dass alle Geschehnisse auf ein bestimmtes Ziel, Telos (grch. Zweck), gerichtet sind. Es bezeichnet also eine Form von Fatalismus, einer Ergebenheit in das Schicksal: Alles hat einen Sinn und verfolgt einen bestimmten Zweck. Der absolute Horizont ist teleologisch, weil er von der Zukunft abhängt, nämlich ob Signale das entfernte (in der Zukunft liegende) Universum erreichen oder nicht. Trotz dieser seltsamen Eigenschaft, eignet sich der Begriff des absoluten Horizonts, um Entwicklungsgleichungen für das Wachstum des Horizonts eines Schwarzen Loches abzuleiten. Dies gelang Hawking und seinem Kollegen James Hartle 1972.
Der absolute Horizont weist die Schwäche auf, dass er nicht lokal und teleologisch ist. Deshalb könnte sich hier und jetzt ein Ereignishorizont ausbilden, weil in ferner Zukunft hier in der Nähe ein Gravitationskollaps stattfindet! Diese Eigenschaften sind hinderlich, wenn die Entstehung Schwarzer Löcher (beispielsweise aus dem Gravitationskollaps eines massereichen Sterns oder in der Verschmelzung zweier Neutronensterne in einem Binärsystem) auf dem Computer simuliert werden soll. Hierzu benötigt man lokale Horizontbegriffe. Diesem Kriterium genügt der dynamische Horizont, der von Abhay Ashtekar 2003 entwickelt wurde. Es handelt sich beim dynamischen Horizont um eine dreidimensionale, raumartige Mannigfaltigkeit, die in zweidimensionale Kugeln zerlegt werden kann. Dieses Verfahren ist ein 2+1 Split und verwandt mit dem ADM-Formalismus. Das Auftreten dynamischer Horizonte legt gemäß der kosmischen Zensur nahe, dass sie (oder durchaus auch mehrere) innerhalb von Ereignishorizonten liegen müssen. So weisen dynamische Horizonte auf die Existenz Schwarzer Löcher hin. Dieses Gebiet ist ein Aspekt der aktuellen Forschung in der Theorie Schwarzer Löcher.
http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/horizont/184
tomS hat geschrieben:Nein!

Du kannst immer gleichweit hineinschauen, jedoch ggf. zeitversetzt (weil das Licht dich früher oder später erreicht). Aber der EH ist für jeden außenstehenden Beobachter eine absolute Sichtbarkeitsgrenze.

Oder hast du eine Referenz, die mir das Gegenteil beweist?
Gemeint hatte ich hier u.a. auch "den Bereich der real-messtechnisch innerhalb der Messgrenzen noch beobachtbar ist". Da dieser Bereich immer schon außerhalb des eigentlichen EH aufhört, spielt meine eigene Bewegung als Beobachter natürlich eine Rolle (schon wegen dem Dopplereffekt).

Aber dennoch:
Zwei freifallende Beobachter A und B stürzen nacheinander in ein SL.
1. A habe den EH schon überschritten, B steht noch kurz davor. Können sie in bestimmten Fällen noch miteinander kommunizieren?
2. A und B haben den EH schon überschritten. Können sie miteinander kommunizieren?
tomS hat geschrieben:Aber jetzt redest du davon, den Ort des Horizontes aus anderen Daten zu berechnen; das geht natürlich. Vorhin war aber von Beobachten die Rede.
Mir ging es doch darum, ob man die Dynamik eines SLs bzw. seines EH, wenn eine Masse dort einfällt, von außen im Prinzip exakt bestimmen kann, siehe meinen Beitrag vom 10. Jan 2017, 10:42. Und das ist dann wohl auch so.

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von Scifi69 » 12. Jan 2017, 00:59

seeker hat geschrieben:Der EH wird an der Stelle vergrößert, wo es ihm nahekommt, d.h. die beiden Gravitationsfelder überlagern sich so, dass das einfallende Objekt schon hinter dem neuen EH ist
Nein, das kann nicht passieren. Es passiert das Gleiche wie bei einem normalen Kollapsar, aus der Perspektive des Koordinatenbeobachters bildet sich der Ereignishorizont erst nach unendlich langer Koordinatenzeit. Der tatsächliche Radius der Materieverteilung ist zu jeder Zeit größer als der dazugehörige Ereignishorizont und konvergiert aufgrund der Zeitdilatation lediglich auf diesen zu.

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von Siebenstein » 13. Jan 2017, 02:30

Die Diskussion hier erinnert mich an das berühmte Paradoxon, dass ein Sprinter eine langsame Schildkröte nie einholen kann, wenn sie

Ich glaube immer noch an Newtons "Action gleich Reaktio", also keine Konvergenz zwischen beiden.

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von Siebenstein » 13. Jan 2017, 02:36

Irgendwie geht hier was durcheinander.

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von Siebenstein » 14. Jan 2017, 22:10

"Irgendwie geht hier was durcheinander".
Das ist kein "Zitat von mir"

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Re: Wenn magische Astroingenieure monströse Schwarze Löcher anzapfen

Beitrag von Siebenstein » 14. Jan 2017, 23:07

Bei all den Argumenten wird nicht berücksichtigt, dass die Raumzeit selbst auch eine Masse besitzen könnte... (Laut Prof. Tegmark).

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