Reisst die Raumzeit bei einem sternkollaps zu einem schwarzem Loch?
hallo community,
ich weiss ist ne blöde frage aber;
was genau passiert bei einem sternkollaps?
Ist die Singularität ein riss in der struktur der Raumzeit
2 Antworten
Hallo Thatguy899326,
die Raumzeit ist kein Gewebe, das reißen könnte. Sie kann nur in ihrer Metrik verzerrt werden, und genau das ist Gravitation.
Bei der Bildung eines Schwarzen Lochs (SL) geschieht das in extremer Form, sodass eine Art Sackgasse in der Raumzeit entsteht. Die "Einfahrt" hierzu stellt der Ereignishorizont (EH) dar.
... was genau passiert bei einem sternkollaps?
Der Kern des Sterns zieht sich unter seiner eigenen Schwerkraft zusammen, weil er irgendwann aufhört, den Gegendruck zu erzeugen. Dabei wird die lokale Verzerrung der Raumzeit immer stärker, je nach Masse des Kerns bis zur Entstehung eines EH.
Ist die Singularität ein riss in der struktur der Raumzeit?
Nein, eher so etwas wie eine Kegelspitze, wo eine Fläche einen Krümmungsradius 0 aufweist. Wahrscheinlich ist er nicht 0, sondern nur sehr klein, denn echte mathematische Singularitäten sollte es in der Natur nicht geben.
Eine Metrik setzt absolute Entfernungen zwischen – eng benachbarten – Punkten mit Koordinatendifferenzen in Beziehung, etwa
(1.1) ds² = dx² + dy² + dz²
für ein kartesisches und
(1.2) ds² = dr² + r²dθ² + r²sin²(θ)dφ²
für ein sphärisches Koordinatensystem. Das ist nützlicher, weil auch Himmelskörper meist eine sphärische Form annehmen. Ich werde die Abkürzung
(2) dΩ² = dθ² + sin²(θ)dφ²
verwenden. Im Falle der Raumzeit sind die Punkte Ereignisse. Diese fallen entweder zusammen oder sind
- zeitartig getrennt, d.h., es gibt ein Koordinatensystem, in dem sie gleichortig sind; ihr absoluter Abstand ist die Eigenzeit dτ. Oder sie sind
- lichtartig getrennt, wie die Absendung und der Empfang desselben Signals, oder sie sind
- raumartig getrennt, d.h., es gibt ein Koordinatensystem, in dem sie gleichzeitig sind; ihren absoluten Abstand kann man man als Gleichzeitigkeitsabstand dς bezeichnen.
Natürlich ist in der Raumzeit auch die Zeit eine Koordinate, genauer gesagt die U- Koordinatenzeit, die von einer in Bezug auf ein bestimmtes Koordinatensystem stationären Bezugsuhr U aus ermittelte Zeit t eines Ereignisses bzw. eine von U aus ermittelte Zeitspanne dt zwischen zwei eng benachbarten Ereignissen.
Sie muss nicht im Ursprung des Koordinatensystems liegen; sollte eine schwere Masse M dort sein, sollte U sogar so weit wie möglich entfernt sein.
Nach MINKOWSKI ist die Beziehung zwischen dτ und den Koordinatendifferenzen in einer "flachen" Raumzeit durch
(3.1) dτ² = dt² − ds²⁄c² = dt² − (dr² + r²dΩ²)⁄c²
bzw. zwischen dς und den Koordinatendifferenzen durch
(3.2) dς² = ds² − c²dt² = dr² + r²dΩ² − c²dt²
gegeben. Dabei markiert r in erster Linie eine Sphäre um den Ursprung mit Fläche 4πr²; falls keine schwere Masse um den Ursprung sitzt, ist es auch der Abstand zu ihm.
Falls doch, ist das nicht länger der Fall. Im einfachsten Fall (keine Rotation, keine Ladung) wird sie durch einen Stern des Radius R und der Masse M für r > R zur SCHWARZSCHILD- Metrik
(4.1) dτ² = dt²q² − (dr²⁄q² + r²dΩ²)⁄c²
(4.2) dς² = dr²⁄q² + r²dΩ² − c²dt²q²
verzerrt, wobei
(5) q² = 1 − 2𝑚⁄r
der quadrierte SCHWARZSCHILD- Faktor und
(4) 𝑚 = GM/c²
der Gravitationsradius ist. G ist die Gravitationskonstante. Für r < R fällt q² nicht so rapide ab und bleibt vor allem positiv. Wenn der Stern kollabiert und massereich genug ist, sich nicht durch Effekte wie die FERMI- Entartung von Elektronen oder Neutronen stabilisieren zu können, kollabiert er so weit, dass q² den Wert 0 erreichen (das ist der EH) und unterschreiten kann, sodass r zu einer zeitartigen Koordinate wird und es kein Zurück mehr gibt; das ist die beschriebene Sackgasse. Ein Mensch würde allerdings den EH eines solchen stellaren SL nicht lebend erreichen, da er vorher dirch enorme Gezeitenkräfte spaghettisiert würde.
Bei supermassiven SL, wie sie im Zentrum von Galaxien vorkommen, würde dies im Inneren allerdings auch geschehen.
Die Raumzeit kann nicht reissen, die Raumzeit wie durch ein Schwarzes Loch gekrümmt. Informiert euch mal über den Schwarzschild Radius
Der Schwarzschildradius sagt aus dass schwarze löcher irgendwann verschwinden; bzw. verstrahlen
Nein, das ist die HAWKING- Strahlung. Der SCHWARZSCHILD- Radius markiert bei nicht rotierenden, elektrisch neutralen Schwarzen Löchern den Ereignishorizont.
Der Schwarzschildradius sagt aus dass schwarze löcher irgendwann verschwinden;
bzw verstrahlten;
aber das dauert viel zu lange;
da würde es schon keine sterne mehr im Universum geben