Abenteuer-Universum

Gigant des frühen Kosmos: Astronomen haben den bisher hellsten Quasar des Universums entdeckt – und einen der am schnellsten wachsenden. Das enorme Schwarze Loch liegt mehr als zwölf Milliarden Lichtjahre entfernt und stammt damit aus der Frühzeit des Kosmos. Trotzdem hat es bereits eine knapp 700 Billionen Mal stärkere Leuchtkraft als die Sonne und umfasst rund 20 Milliarden Sonnenmassen.

http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-22 ... 05-16.html

https://arxiv.org/abs/1805.04317

Die Frage die sich mir solangsam aufdrängt , wieviel Materie war denn am Anfang des Univesrum vorhanden? Dieses Teil verschluckt ja alle zwei Tage eine Sonnenmasse. Ich gehe davon aus, dass diese Materie unwiderruflich weg ist, wenn sie einem SL zu Nahe kommt.
Wenn diese "Monster" also so schnell wachsen konnten, dass muss doch am Anfang auch sehr viel Materie vorhanden gewesen sein?
Die Tatsache, dass sich in jüngerer Zeit sich solche Quasare nicht mehr bilden konnten, ist dann einfach auf die inzwischen fehlende Materie zurückzuführen?
Vorallem aber, was hätte man mit dieser Matreie alles machen können..... (nicht ganz ernst gemeint )?

Frank hat geschrieben: ↑

16. Mai 2018, 11:56

Die Frage die sich mir solangsam aufdrängt , wieviel Materie war denn am Anfang des Univesrum vorhanden? Dieses Teil verschluckt ja alle zwei Tage eine Sonnenmasse. Ich gehe davon aus, dass diese Materie unwiderruflich weg ist, wenn sie einem SL zu Nahe kommt.

Die spannende Frage ist: Wie viel der Masse im Universum steckt inzwischen in SL?

Frank hat geschrieben: ↑

16. Mai 2018, 11:56

Die Tatsache, dass sich in jüngerer Zeit sich solche Quasare nicht mehr bilden konnten, ist dann einfach auf die inzwischen fehlende Materie zurückzuführen?

Ich würde sagen, dass ist eher auf die Ausdünnung des Universums durch seine Expansion zurückzuführen. Früher war die Dichte größer, also war im Mittel auch mehr Masse in einem beliebigen Raumbereich, also konnten dort sitzende SLs auch mehr davon verschlucken.

Zu diesen Schwerkraftmonstern habe ich neulich ein eindrucksvolles YT-Video gesehen:

Black Hole Size Comparison 2017
https://www.youtube.com/watch?v=AZPX_AaHehc

seeker hat geschrieben: ↑

17. Mai 2018, 11:00

Die spannende Frage ist: Wie viel der Masse im Universum steckt inzwischen in SL?

Hallo seeker,

ich wprde das mal abschätzen, indem man bei der Milchstrasse und beim Andromedanebel deren Masse mit der Masse ihres jeweiligen zentralen Schwarzen Loches abschätzt; da liegen drei bis vier Grössenordnungen dazwischen.

Und bei den stellaren Schwarzen Löchern kann man auch abschätzen, wieviele Sterne es gibt, die zu SL kollabieren und die Masse der anderen mit denen vergleichen. Bei der astronomisch kurzen "Lebensdauer", d.h. der Zeit, in der sie sich auf der Hauptreihe befinden, der hinreichend massereichen Sterne kannst Du deren Zeit auf der Hauptreihe vernachlässigen.


Freundliche Grüsse, Ralf

ralfkannenberg hat geschrieben: ↑

17. Mai 2018, 11:37

seeker hat geschrieben: ↑

17. Mai 2018, 11:00

Die spannende Frage ist: Wie viel der Masse im Universum steckt inzwischen in SL?

Hallo seeker,

ich wprde das mal abschätzen, indem man bei der Milchstrasse und beim Andromedanebel deren Masse mit der Masse ihres jeweiligen zentralen Schwarzen Loches abschätzt; da liegen drei bis vier Grössenordnungen dazwischen.
[...]

Wenn ich dich richtig verstehe sagst du, dass heute (also im lokalen Universum) das Verhältnis der Masse einer typischen Galaxie zur Masse ihres Schwarzen Lochs ungefähr 1000 oder 10000 beträgt. Kann man dann davon ausgehen, dass dieses Verhältnis früher gleich war? Oder eher größer? Ich würde eher auf größer tippen, da ich annehme, dass supermassive Schwarze Löcher nicht zeitlich synchron sondern etwas verzögert mit ihren Wirtsgalaxien entstanden sind.

Und noch eine Frage: Die Autoren sprechen von em leuchtkräftigsten QSO. Kann man das in diesem Zusammenhang mit dem leuchtkräftigsten AGN gleichsetzen?

belgariath hat geschrieben: ↑

17. Mai 2018, 12:22

Wenn ich dich richtig verstehe sagst du, dass heute (also im lokalen Universum) das Verhältnis der Masse einer typischen Galaxie zur Masse ihres Schwarzen Lochs ungefähr 1000 oder 10000 beträgt. Kann man dann davon ausgehen, dass dieses Verhältnis früher gleich war?

Hallo belgariath,

das ist nur eine allererste Abschätzung, um mal eine Idee zu bekommen.

Zudem ist eine Auswahl, die nur unsere Milchstrasse und den Andromedanebel umfasst, auch nicht unbedingt repräsentativ, d.h. da müsste man noch weitere Galaxien einbeziehen, so als erste Kandidaten würde ich noch den M33 in der Lokalen Gruppe dazunehmen - gerne auch die Grosse Magellansche Wolke, doch hat sie, obgleich sie, die die viertgrösste Galaxie der Lokalen Gruppe ist, meines Wissens kein zentrales SL. Und dann noch ein paar etwas weiter entfernte Galaxien wie Centaurus A und vielleicht noch M49, die erstentdeckte Galaxie des Virgo-Clusters, sowie M87, die Galaxie, die das grösste bekannte System von Kugelsternhaufen enthält. Sie ist auch die grösste Galaxie im Virgo-Cluster.

Mit der Auswahl hat man mal ein ganz nettes Set für den Anfang bereit. Ich bitte um Nachsicht, dass mir die Zeit fehlt, der Sache näher nachzugehen, zumal das auch nicht im primären Fokus meines Interesses ist.

Aber solange die Masse des zentralen SL 3-4 Grössenordnungen unter der Gesamtmasse liegt, mache ich mir eher wenig Gedanken darüber, wieviel masse des Universums in SL verschwunden ist.


Freundliche Grüsse, Ralf

Frank hat geschrieben: ↑

16. Mai 2018, 11:56

Die Frage die sich mir solangsam aufdrängt , wieviel Materie war denn am Anfang des Univesrum vorhanden? ... Wenn diese "Monster" also so schnell wachsen konnten, dass muss doch am Anfang auch sehr viel Materie vorhanden gewesen sein?

Nach der Entstehung von Materie und dem Entkoppeln der Photonenstrahlung nach ca. 300.000 Jahren - die wie heute als kosmische Hintergrundstrahlung sehen - hat sich der Materieinhalt des Universums nicht wesentlich geändert.

Die eigtl. spannende Frage ist, wie ein derartiges schwarzes Loch in so kurzer Zeit entstehen konnte.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Superma ... #Formation

The origin of supermassive black holes remains an open field of research ... There are several hypotheses for the formation mechanisms and initial masses of the progenitors, or "seeds", of supermassive black holes ... The difficulty in forming a supermassive black hole resides in the need for enough matter to be in a small enough volume [w/o an initial collapsing star] ... A small minority of sources argue that distant supermassive black holes whose large size is hard to explain so soon after the Big Bang, such as ULAS J1342+0928 may be evidence that our universe is the result of a Big Bounce, instead of a Big Bang, with these supermassive black holes being formed before the Big Bounce.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/ULAS_J1342%2B0928

ULAS J1342+0928 is the most distant known quasar detected and contains the most distant and oldest known supermassive black hole, at a reported redshift of z = 7.54 ... The light from ULAS J1342+0928 was emitted before the end of the theoretically-predicted transition of the intergalactic medium from an electrically neutral to an ionized state (the epoch of reionization) ... The discovery is also described as challenging theories of black hole formation, by having a supermassive black hole much larger than expected at such an early stage in the Universe's history ...

tomS hat geschrieben: ↑

20. Mai 2018, 12:21

Die eigtl. spannende Frage ist, wie ein derartiges schwarzes Loch in so kurzer Zeit entstehen konnte.

Ähm ja, dass ist im Grunde auch meine Frage gewesen.

Wieso hat sich aber die Masse 300.000 Jahre nach dem Urknall nicht mehr verändert?
Seitdem wurden "Fantastillionen" Tonnen Masse von SL "gefressen".
Wird da die Masse der SL einfach zur restlichen Masse addiert und somit bleibt die Masse gleich? Diese Masse ist unwideruflich weg, also gehört sie meiner Meinung auch nicht mehr zu der Masse, aus der Sterne entstehen, Planeten, Monde...... Leben(?)

Ja, du hast natürlich recht, die Masse wird sukzessive von SLs verschlungen; sie bleibt jedoch als gravitativ wirkende Masse erhalten. Die Grage ist also, welche Masse du meinst: diejenige, die noch an Prozessen wie Sternentstehung teilnehmen kann, oder diejenige, die rein gravitativ wirkt.

Was ich letztlich nur sagen wollte ist, dass i) zunächst die Paarvernichtung endet, nämlich wenn die Antimaterie vollständig annihiliert ist (warum ein Überschuss an Materie entstand, wissen wir heute noch nicht) und dass ii) unterhalb einer gewissen Temperatur die Paarerzeugung ebenfalls endet, weil diese aufgrund der zu niedrigen Photonenenergien nicht mehr stattfinden kann (Ruhemasse für ein Elektron-Positron-Paar = 2 * 511 keV; heutige thermische kosmische Hintrgrundstrahkung << 1 eV). D.h. dass Photonen ausschließlich kleine Anregungsenergien im Bereich eV auf leichte Atome übertragen können; ansonsten entkoppeln Materie und Strahlung vollständig und der Materiegehalt bleibt konstant.

Du kannst folgende Anschätzungen durchführen:

1) Verhältnis Skalenfaktor a(t=300000 y) zu a(t=heute). Der Skalenfaktor geht mit der dritten Potenz in die Dichte ein, darüber folgt bei konstanter Masse die Abnahme der mittleren im Universum.

2) Masse der Milchstraße ca. 1.4 Billionen Sonnenmassen; Masse des zentralen schwarzen Lochs ca. 4.3 Millionen Sonnenmassen. Daraus folgt, dass letzteres nur einen verschwinden Bruchteil der Masse unserer Galaxie ausmacht.

Frank hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 09:23

[...]
Wieso hat sich aber die Masse 300.000 Jahre nach dem Urknall nicht mehr verändert?
[...]

300.000 Jahre nach dem Urknall war die Rekombination des Plasmas und die damit verbundene Entkopplung von Strahlung und Materie. Das ist aber, meines Wissens nach nicht der Zeitpunkt, den du TomS nennst, als Paarbildung nicht mehr möglich war.

belgariath hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 18:53

Frank hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 09:23

[...]
Wieso hat sich aber die Masse 300.000 Jahre nach dem Urknall nicht mehr verändert?
[...]

300.000 Jahre nach dem Urknall war die Rekombination des Plasmas und die damit verbundene Entkopplung von Strahlung und Materie. Das ist aber, meines Wissens nach nicht der Zeitpunkt, den du TomS nennst, als Paarbildung nicht mehr möglich war.

Das hast du wahrscheinlich falsch verstanden(oder auch ich...).
Mir ging es darum, dass die Materiebildung ja nach 300.000 Jahre abgeschlossen war(wenn ich jetzt wiederum TomS richtig verstanden habe)
Da durch SL die Materie im Grunde weg ist, wenn sie akretiert wird, weil sie nicht mehr für Sterne , Planeten ...usw. zur Verfügung steht, möchte ich gerne wissen, wie viel Materie denn am Anfang(Nach den 300.000 Jahren) vorhanden war.

Wie oben beschrieben findet Ausfrieren bzw. Entkopplung in mehreren Schritten statt. Eine wichtige Schwelle sind die 2 * 511 keV (durchschnittliche) Photonenenergie, unterhalb derer keine Paarerzeugung möglich ist. Anschließend liegt ein Plasma vor, in dem bei sinkender Temperaturen der Elektroneneinfang zunehmend die Reionisation überwiegt. Die nächste Schwelle ist die Energie, unterhalb derer keine Ionisation mehr möglich ist - das Wasserstoffgas wird transparent.

Letzteres entspricht da. 300.000 Jahren und ist in unserem Kontext irrelevant; sorry, dass ich das überhaupt erwähnt habe.

Frank hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 19:01

belgariath hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 18:53

Frank hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 09:23

[...]
Wieso hat sich aber die Masse 300.000 Jahre nach dem Urknall nicht mehr verändert?
[...]

300.000 Jahre nach dem Urknall war die Rekombination des Plasmas und die damit verbundene Entkopplung von Strahlung und Materie. Das ist aber, meines Wissens nach nicht der Zeitpunkt, den du TomS nennst, als Paarbildung nicht mehr möglich war.

Das hast du wahrscheinlich falsch verstanden(oder auch ich...).
Mir ging es darum, dass die Materiebildung ja nach 300.000 Jahre abgeschlossen war(wenn ich jetzt wiederum TomS richtig verstanden habe)

Siehe meine Anmerkung. Die 300.000 Jahre sind irrelevant.

Frank hat geschrieben: ↑

22. Mai 2018, 19:01

Da durch SL die Materie im Grunde weg ist, wenn sie akretiert wird, weil sie nicht mehr für Sterne , Planeten ...usw. zur Verfügung steht, möchte ich gerne wissen, wie viel Materie denn am Anfang(Nach den 300.000 Jahren) vorhanden war.

Zählt man die SLs mit, dann ziemlich exakt so viel wie heute.

Setzen wir außerdem heute ein Universum mit exakt kritischer Dichte und bekannter kosmologischer Konstante an, so kann man auf die damalige Materiedichte zurückrechnen.

Mein Beispiel zu den SLs in den Galaxien zeigt, dass sich der Anteil der in SLs gebundenen Materie im Bereich einiger Millionstel bewegt - wenn wir nicht einen erheblichen Anteil übersehen, weil er z.B. in primordialen SLs gebunden ist und sich heute außerhalb von Materieansammlungen befindet, so dass keine Akkretionsscheiben und Strahlung sichtbar sind.

Gerade dieser Anteil kleiner, nicht-akkretierender SLs ist Gegenstand der Durchmusterung mittels der Gravitationswellendetektoren. Würde man eine Vielzahl von Gravitationswellenereignissen mit sehr kleinen = für stellaren Ursprung zu leichten SLs beobachten, müssten wohl einige Lehrbücher umgeschrieben werden ...