Hallo zusammen,
ich habe mich gefragt, mit welcher Geschwindigkeit sich Kräfte ausbreiten. Nehmen wir mal an, die Sonne würde von jetzt auf gleich verschwinden, würde dann die Erde noch 8 Minuten weiter im kreisen, oder sofort grade aus weiter fliegen?
Wenn sich Kräfte mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, wie kann dann die Anziehungskraft eines schwarzen Lochs nach außen wirken, wenn selbst das Licht nicht entkommen kann? Das Graviton (wenn es denn exisitiert) müsste ja dann schneller als c sein, oder?
ich bin gespannt auf eure Antworten.
Gruß Robert
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Fluchtgeschwindigkeit
Hallo Robert,
zunächst mal ist ja wohl klar, dass die Sonne nicht von jetzt auf gleich verschwinden kann. Auch bei einer Supernova oder der Entstehung eines schwarzen Lochs passiert dies ja nicht.
Egal was mit der Sonne passiert, die Wirkung wird sich (maximal) mit Lichtgeschwindigkeit spürbar bzw. sichtbar.
Wenn ein schwarzes Loch entsteht, dann bildet sich ein Ereignishorizont. Nimmt man an, dass die Materie radial ins Zentrum stürzt, dann ändert sich im Außenraum an der Anziehungskraft bzw. dem Gravitationsfeld überhaupt nichts. Oder andersherum: Außerhalb des Ereignishorizontes sieht die Raumzeit nicht anders aus als für einen gewöhnlichen Körper und sie ändert sich auch nicht bei der Bildung des schwarzen Loches.
Was passiert ist, dass zwei unterschiedliche Gebiete der Raum-Zeit aneinandergestückelt werden, nämlich die Raum-Zeiten innerhalb bzw. außerhalb des Ereignishorizontes. Der Ereignishorizont selbst bleibt aber, sobald er entstanden ist "an Ort und Stelle" und bewegt sich nicht bzw. dehnt sich nicht aus. Er ist festgefroren. Die Gravitation außen war aber "schon vorher da" und muss sich nicht ausbreiten, sie existiert einfach weiter.
Erst wenn z.B. neue Materie ins schwarze Loch stürzt, wird sich am Gravitationsfeld im Außenraum etwas ändern; diese Änderung wird sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, allerdings immer von dem "Punkt aus, wo sich die Materie gerade befindet". Sobald die Materie den Ereignishorizont überschreitet, wird sich im Außenraum nichts mehr ändern. Sämtliche Materie hat ihre gesamte Information (Masse, Ladung, Drehimpuls) mit ins schwarze Loch genommen. Im Außenraum sieht man dann keine weiteren Details mehr. Es ist also z.B. unerheblich, wo sich die Materie innerhalb des Ereignishorizontes genau befindet, alles was zählt sind Masse, Ladung und Drehimpuls ("no-hair theorem").
Wenn die Materie sich nun innerhalb des Ereignishorizontes der Singularität nähert, dann wird die Wirkung, die von ihr ausgeht (also die Gravitationswellen) sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Allerdings ist innerhalb des Ereignishorizontes der Lichtkegel so gekippt, dass diese Gravitationswellen alle ebenfalls auf die Singularität hin, also "nach innen" propagieren. Es ist nicht so, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit kleiner wird, sondern nur die "Richtung" wird geändert.
zunächst mal ist ja wohl klar, dass die Sonne nicht von jetzt auf gleich verschwinden kann. Auch bei einer Supernova oder der Entstehung eines schwarzen Lochs passiert dies ja nicht.
Egal was mit der Sonne passiert, die Wirkung wird sich (maximal) mit Lichtgeschwindigkeit spürbar bzw. sichtbar.
Wenn ein schwarzes Loch entsteht, dann bildet sich ein Ereignishorizont. Nimmt man an, dass die Materie radial ins Zentrum stürzt, dann ändert sich im Außenraum an der Anziehungskraft bzw. dem Gravitationsfeld überhaupt nichts. Oder andersherum: Außerhalb des Ereignishorizontes sieht die Raumzeit nicht anders aus als für einen gewöhnlichen Körper und sie ändert sich auch nicht bei der Bildung des schwarzen Loches.
Was passiert ist, dass zwei unterschiedliche Gebiete der Raum-Zeit aneinandergestückelt werden, nämlich die Raum-Zeiten innerhalb bzw. außerhalb des Ereignishorizontes. Der Ereignishorizont selbst bleibt aber, sobald er entstanden ist "an Ort und Stelle" und bewegt sich nicht bzw. dehnt sich nicht aus. Er ist festgefroren. Die Gravitation außen war aber "schon vorher da" und muss sich nicht ausbreiten, sie existiert einfach weiter.
Erst wenn z.B. neue Materie ins schwarze Loch stürzt, wird sich am Gravitationsfeld im Außenraum etwas ändern; diese Änderung wird sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, allerdings immer von dem "Punkt aus, wo sich die Materie gerade befindet". Sobald die Materie den Ereignishorizont überschreitet, wird sich im Außenraum nichts mehr ändern. Sämtliche Materie hat ihre gesamte Information (Masse, Ladung, Drehimpuls) mit ins schwarze Loch genommen. Im Außenraum sieht man dann keine weiteren Details mehr. Es ist also z.B. unerheblich, wo sich die Materie innerhalb des Ereignishorizontes genau befindet, alles was zählt sind Masse, Ladung und Drehimpuls ("no-hair theorem").
Wenn die Materie sich nun innerhalb des Ereignishorizontes der Singularität nähert, dann wird die Wirkung, die von ihr ausgeht (also die Gravitationswellen) sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Allerdings ist innerhalb des Ereignishorizontes der Lichtkegel so gekippt, dass diese Gravitationswellen alle ebenfalls auf die Singularität hin, also "nach innen" propagieren. Es ist nicht so, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit kleiner wird, sondern nur die "Richtung" wird geändert.
Gruß
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
-
Otz
Also bleibt die Gravitation am Schwarzen Loch, weil die Zeit immer langsamer wird (je näher man dem SL kommt), bis sie schließlich am Ereignishorizonz stehen bleibt? Und wenn die Zeit stehen bleibt, dann auch die Information: "Hier ist Masse, ich ziehe euch an!"
Somit müsste doch die Masse, die das SL im laufe seiner Existenz aufsaugt, am Ereignishorizont verharren, weil die Zeit dort stehen geblieben ist? Oder bleibt die Zeit am Ereignishorizont garnicht stehen?
Somit müsste doch die Masse, die das SL im laufe seiner Existenz aufsaugt, am Ereignishorizont verharren, weil die Zeit dort stehen geblieben ist? Oder bleibt die Zeit am Ereignishorizont garnicht stehen?
Vorsicht mit der Zeit:
1) Für einen außenstehenden Beobachter (weit weg vom SL) kommt die Materie langsam zur Ruhe und verharrt tatsächlich am Ereignishorizont; dabei ist sie natürlich nicht mehr sichtbar, da das Licht extrem rotverschoben ist und die Wellenlänge schließlich unendlich wird.
Damit schließt der außenstehende Beobachter aber nur aufgrund der Bewegung darauf zurück, wie die Zeit vergeht.
2) Für die Materie selbst vergeht die Zeit aber anders, nämlich völlig normal! Insbs. "bemerkt" die Materie überhaupt nichts, wenn sie den Ereignishorizont überquert; ihre Eigenzeit vergeht, so wie man es für frei fallende Materie erwartet.
(bei 2 setze ich voraus, dass das SL "genügend groß" ist; bei kleinen SLs wäre die Differenz der Kräfte, die ein Astronaut am Kopf bzw. an den Füßen spürt, so extrem, dass er auseinandergerissen wird; je größer das SL, desto näher kann man ihm kommen, ohne dies zu spüren; dies kann sogar erst innerhalb des Horizontes passieren)
1) Für einen außenstehenden Beobachter (weit weg vom SL) kommt die Materie langsam zur Ruhe und verharrt tatsächlich am Ereignishorizont; dabei ist sie natürlich nicht mehr sichtbar, da das Licht extrem rotverschoben ist und die Wellenlänge schließlich unendlich wird.
Damit schließt der außenstehende Beobachter aber nur aufgrund der Bewegung darauf zurück, wie die Zeit vergeht.
2) Für die Materie selbst vergeht die Zeit aber anders, nämlich völlig normal! Insbs. "bemerkt" die Materie überhaupt nichts, wenn sie den Ereignishorizont überquert; ihre Eigenzeit vergeht, so wie man es für frei fallende Materie erwartet.
(bei 2 setze ich voraus, dass das SL "genügend groß" ist; bei kleinen SLs wäre die Differenz der Kräfte, die ein Astronaut am Kopf bzw. an den Füßen spürt, so extrem, dass er auseinandergerissen wird; je größer das SL, desto näher kann man ihm kommen, ohne dies zu spüren; dies kann sogar erst innerhalb des Horizontes passieren)
Gruß
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
Tom
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Sir Karl R. Popper
-
Otz
Ja, das ist richtig und gilt generell. Für einen außenstehenden Beobachter "zeigt das SL sich und seine Eigenschaften" ausschließlich mittles seines Ereignishorizontes; er repräsentiert für die Außenwelt das SL; alles, was dahinter ist, ist nicht mehr sichtbarRelevanz.
Dies ist ein erster Hinweis auf das sogenannte holographische Prinzip, demzufolge eine vollständige Theorie der Gravitation (inkl. Quantengravitation) überhaupt keine echten Freihatsgrade in einem Volumen mehr hat, sondern ausschließlich über Freiheitsgrade auf der Oberfläche dieses Volumens mit der Außenwelt in Wechselwitkung tritt.
Dies ist ein erster Hinweis auf das sogenannte holographische Prinzip, demzufolge eine vollständige Theorie der Gravitation (inkl. Quantengravitation) überhaupt keine echten Freihatsgrade in einem Volumen mehr hat, sondern ausschließlich über Freiheitsgrade auf der Oberfläche dieses Volumens mit der Außenwelt in Wechselwitkung tritt.
Gruß
Tom
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Sir Karl R. Popper
Tom
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Sir Karl R. Popper