Schwarzes Loch Entstehung?
Guten Tag,
da derzeit schwarze Löcher scheinbar im Trend sind, eventeull auch, weil seit neustem auch ein Foto existiert- interessiert mich deren Existenz.
Im Internet konnte ich über die Entstehung dies finden:
“Ist ein massereicher Stern am Ende seines Lebens, explodiert er in einer Supernova und stößt seine äußeren Schichten ab. Der Rest des Sterns kollabiert und wird auf winzigstem Raum zusammengepresst. Dort entsteht ein Schwarzes Loch, das kein Licht mehr entkommen lässt.“
Gleichzeitig habe ich gelesen, dass ein schwarzes Loch eine Art Planet sei, deren Anziehung so stark ist, das die austrittsgeschwindigkeit über deren von Licht kommt, wodurch selbst Licht nicht genug „Kraft“ hat, um von diesem Planeten zu entweichen.
So weit so gut, ergibt ja gewissermaßen Sinn, dennoch konnte ich auch dieses Bild finden:
— was für mich nicht nach einem Planeten aussieht, sondern wohl eher nach einem Raum, der ins nichts gezogen wird.
In Zusammenhang, währenddessen ich gerade mein Tee getrunken haben, ist mir aufgefallen, dass ja beim umrühren auch gewisse Strudel entstehen:
— hört sich natürlich erstmal blödsinnig an, jedoch ist mir dann kla geworden, dass das Universum sich ausbreitet, und dadurch zwangsläufig doch der selbe Effekt Auftritt.
Daher bin ich etwas verwirrt,
ist es jetzt ein Sterbender Stern und dadurch ein Planet bzw ein zusammengezogener Teil eines Planeten, oder ist es „Raum“ welcher durch die Ausbreitung eine Art Wirbel ergibt ? Oder auch durch etwas anderes ?
Lg
8 Antworten
Hm. Eine mehrteilige Frage.
Stern oder Planet?
Nun, beide Begriffe implizieren im Alltag Assoziationen, die so nicht mehr zutreffen. Bei einen Stern denken wir an ferne Sonnen, also rieisige Wasserstoff-Kernfusion-Öfen. Das trifft auf einen kolabierten Stern nicht mehr zu. Ein Planet assoziiert im Alltag eine Planetenoberfläche (auch wenn wir das bspw. bei Saturn und Jupiter auch nicht haben). Ob eine kugelige Oberfläche "am Grunde eines schwarzen Loches" erwartet werden darf, wäre eine eigene Abhandlung wert.
Letztendlich ist ein "schwarzes Loch" ein astronomisches Objekt eigener Art - weder Planet noch Stern.
Entstehung aus einem massereichen Stern
Hier wird eine Möglichkeit der Entstehung eines "schwarzen Loches" beschrieben. Das ist nicht der alleinige Weg der Entstehung dieses Astro-Typs.
Fluchtgeschwindigkeit
OK, es gibt keine erreichbare Fluchtgeschwindigkeit für ein "schwarzes Loch", da sie über der Lichtgeschwindigkeit liegen müsste
Die Beschreibung "deren Anziehung so stark ist, das die Austrittsgeschwindigkeit über deren von Licht kommt, wodurch selbst Licht nicht ... (entweicht)", ist mir zu sehr 18. Jahrhundert. Letztendlich verformt die Gravitation die Raum-Zeit, wodurch der Weg des Lichtes sich so ändert, dass er nicht wieder aus dem "scharzen Loch" herausführt. Im 18. Jahrhundert wurde dagegen noch über das Licht als Korpuskeln nachgedacht ...
Gravitationstrichter versa Rotationstrichter
Gut, beides ist trichterförmig, aber die Maße unterscheiden sich! Der Rotationstrichter ist rein dreidimensional. Der Gravitationstrichter bezieht sich auf die Raum-Zeit und ist damit vierdimensional.
Jetzt haben wir da ein Abbildungsproblem: Das Bild des Teetassen-Rotationstrichter (sehr schön beobachtet!) projiziert die dreidimensionale Tasse auf nur zwei Dimensionen. Schwupps! Kannst Du ein Bild hochladen. Der Gravitationstrichter projiziert aber vier bis fünf auf nur zwei Dimensionen! Dazu wird ein Trick verwendet und alles räumliche in einem Vektor vereint und gezeichnet (erster Teile der Projektion 3-auf-1-Dimension). Als weitere Dimensionen wird dann noch die Zeit und die Gravitation gezeigt. Und das dann auf zwei Dimensionen projiziert (zweiter Teil der Projektion Modell->Bild). Letztes alles nachzuvollziehen ist ein Haufen Denkarbeit. (Bitte nicht gleich die nächste Frage abfeuern, erst sehr, sehr gründlich darüber nachlesen und nachdenken ...)
Ich werde mir Zeit nehmen, mich mehr damit auseinander zusetzten - bis dahin vielen Dank für die Antwort :)
Beim "Trichter" handelt es sich um eine vereinfachte Darstellung (eine Raum-Dimension weniger...) der Verzerrung der Raumzeit durch die Anwesenheit von (viel!) Masse. - Diese Verzerrung nehmen wir als Gravitation wahr. - Der Effekt ist bei einem Schwarzen Loch natürlich entsprechend stark, bzw. zieht es den "Trichter" ins schier unendliche.
Beim "Trichter" handelt es sich um eine vereinfachte Darstellung (eine Raum-Dimension weniger...)
Zwei weniger, würde ich meinen. Die dritte Dimension im "Gummituchmodell", also die Tiefe dient der Veranschaulichung der Verzerrung von Raum und Zeit durch Gravitation. Mag sein, dass ich da falsch liege, aber das sehe ich nicht so.
Die Auswirkung (Dehnung) in der Tiefe (Gravitation) auf Länge und Breite (Raum und Zeit) führt dann zu einer Kontraktion in Hinsicht auf die Lorentztransformation, die gleichermaßen sich auf die Längenkontraktion auswirkt als auch auf die Zeitdilatation, wodurch in der Nähe eines Schwarzen Loches Zeit langsamer vergeht und Raum stärker gekrümmt wird, wodurch ein Gravitationslinseneffekt stärker wird. Wie schon erwähnt, mag es sein, dass ich da etwas falsch verstanden habe. In dem Fall bitte ich um Korrektur.
Gleichzeitig habe ich gelesen, dass ein schwarzes Loch eine Art Planet sei, deren Anziehung so stark ist, das die austrittsgeschwindigkeit über deren von Licht kommt, wodurch selbst Licht nicht genug „Kraft“ hat, um von diesem Planeten zu entweichen.
Sorry, aber kein Planet kann eine ausreichende Masse ansammeln, um zu einem schwarzen Loch zu werden, ohne dass aus ihm zuvor ein Stern wird. Sicherlich gibt es Elemente wie etwa Eisen und solche mit noch größerer Ordnungszahl, bei welche allein durch die normale Kernfusion eines Sterns nicht schwerere Elemente entstehen würden - es sei denn als endotherme Reaktion, wodurch allerdings der Strahlungsdruck nach außen verringert und damit dem Gleichgewicht zwischen Gravitation und Strahlungsdruck zu Gunsten der Gravitation entgegen gewirkt würde. Dies würde vermutlich am Ende der Hauptphase eines Sterns zu seinem zunächst auftretenden Kollaps führen.
Licht hat keine Kraft, sondern allenfalls einen Bewegungsimpuls und ist daher davon abhängig wohin es nach der jeweils letzten Interaktion mit Materie abgegeben wird.
Der Gravitationslinseneffekt bei Objekten, besonders stark auftretend bei Schwarzen Löchern, ergibt sich aber aus der Krümmung der Raumzeit insbesondere an deren Ereignishorizont (was sich darin abspielt, lässt sich nicht beweisen).
was für mich nicht nach einem Planeten aussieht, sondern wohl eher nach einem Raum, der ins nichts gezogen wird.
Dieses nichts ist nur deshalb ein "Nichts", weil es keine Beweise dazu gibt, was sich im Inneren des Ereignishorizonts eine Schwarzen Loches abspielt. Daher würde niemand, der sich als seriöser Wissenschaftler sieht, eine Prognose angeben, was sich darin befindet, wobei selbst die Vorstellung, dass darin nichts sei, schon eine Prognose ist, die aber bestimmt nicht von seriösen Wissenschaftlern gegeben wurde, sondern wahrscheinlicher von Journalisten, die trotzdem eine Antwort wollten.
In Zusammenhang, währenddessen ich gerade mein Tee getrunken haben, ist mir aufgefallen, dass ja beim umrühren auch gewisse Strudel entstehen:
Das Trichtermodell ist nur eine Vereinfachung und nichts weiter. Dies wurde aber schon in der Antwort von noskill187 und meinem Kommentar zu seiner/ihrer Antwort thematisch aufgegriffen. Daher sehe ich keinen Anlass, dies hier ebenfalls auszuweiten.
hört sich natürlich erstmal blödsinnig an, jedoch ist mir dann kla geworden, dass das Universum sich ausbreitet, und dadurch zwangsläufig doch der selbe Effekt Auftritt.
Was hätte das Eine mit dem Anderen zu tun? Deine Tasse dehnt sich ja auch nicht aus - wenn Du schon den Teestrudel mit dem Gravitationslinseneffekt eines Schwarzen Loches vergleichen willst.
ist es jetzt ein Sterbender Stern und dadurch ein Planet bzw ein zusammengezogener Teil eines Planeten, oder ist es „Raum“ welcher durch die Ausbreitung eine Art Wirbel ergibt ? Oder auch durch etwas anderes ?
Ein kollabierender Stern mit einer Masse von mindestens 3 Sonnenmassen nach dessen vorheriger Supernova. Sobald seine Masse seinen Schwarzschildhorizont unterschreitet, wird dieser als Schwarzes Loch bezeichnet, da kein Licht mehr seine Oberfläche kann, ja nicht einmal mehr der Stern selbst dann noch sichtbar sein kann. Was nach der Unterschreitung der Oberfläche des Sterns unter seinen Schwarzschildhorizont mit dem Stern geschieht, ist nicht wissenschaftlich belegbar, weil es nur noch begrenzte Informationen gibt, so etwa die Masse, welche sich aus dem mittleren Durchmesser des Schwarzschildhorizonts ermitteln lässt und den Drehimpuls welcher sich aus der Abplattung des Schwarzschildhorizonts und der Rotationsgeschwindigkeit und Rotationsrichtung der Akkretionsscheibe (Materiescheibe um das Schwarze Loch) schließen lässt.
Und wie ich schon weiter oben geschrieben habe, besteht für einen Planeten aus natürlicher Sicht keine Möglichkeit, zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren, weil ihm dazu einfach die notwendige Masse fehlt. Um ausreichend Masse zu haben, um irgendwann zu einem schwarzen Loch zu werden, müsste es schon ein Stern sein, der erheblich schwerer ist, als unsere Sonne.
Ja, wie Schwarze Löcher zustande kommen, ist das eine, aber ob sie nach ihrer Entstehung noch wachsen können oder nicht, durch eben die Masse, die irgendwann doch in sie hinein gelangt oder eventuell gelangen könnte, ist dann noch die andere Frage, wenn Du verstehst, was ich meine.
Das Problem ist ja, dass die Materie, die in die Nähe des Schwarzen Loches gelangt, in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Loches praktisch Gravitation und Gezeitenkräfte spaghettifiziert, durch Druck, Reibung und Dichte aufgerieben und extrem erhitzt wird, sodass fraglich ist, was da dann überhaupt noch übrig bleibt, um in das Schwarze Loch fallen zu können.
Man neigt immer dazu, sich alles sofort als Kugel vorzustellen, grade in der Physik führt sowas zu Problemen.
Aber der Anfang ist schon richtig: Nichts kann schneller sein als ca 300.000.000m/s, wenn die Anziehungskraft von etwas so stark wird, dass etwas schneller sein müsste, um sich zu entfernen, dann ist es ein schwarzes Loch. Allerdings können auch keine Informationen daraus entkommen, wir können also nicht wissen, wie es darin aussieht, was dort passiert etc, das geht einfach nicht. Und sehen können wir auch nur das "Drumherum" mal ganz grob gesagt, das ist eine sehr komplizierte Sache.
All diese Bilder sind Darstellungen von Künstlern, da man es nunmal einfach nicht weiß. Wichtig ist nur: Ein schwarzes Loch ist kein Staubsauger! Es wirkt einfach nur die Gravitation, wie bei der Erde, die uns anzieht. Der Mond hat weniger Masse, deswegen hüpfen die Astronauten da so rum, er zieht sie nicht so stark an. Aber auch zB du ziehst alles andere an, du hast auch Masse (aber eben sehr wenig).
Ein Schwarzes Loch ist einfach nur Masse auf extrem kleinen Raum.
Ist es ein Planet?
Sofern es nicht um eine Sonne kreist kann es schon mal kein Planet sein.
Ist es Raum?
Naja Raum ist kein Objekt, es ist aber ein Objekt welches den Raum krümmt.
Es gibt für jede Masse eine sogenannte Fluchtgeschwindigkeit, das ist die Geschwindigkeit welche ein Objekt erreichen muss um aus dem Gravitationsfeld einer Masse zu entkommen. Bei der Erde nennt man diese Fluchtgeschwindigkeit zweite kosmische Geschwindigkeit und die ist zB relevant für Reisen zum Mars.
Die Fluchtgeschwindigkeit hängt immer von der Stärke der Gravitation ab, je höher die Gravitation desto höher auch die Fluchtgeschwindigkeit.
Ein Schwarzes Loch ist jetzt also eine Masse welche in naher Umgebung so ein starkes Gravitationsfeld bildet, dass die Fluchtgeschwindigkeit über der Lichtgeschwindigkeit liegt. Die Grenze ab welcher die Fluchtgeschwindigkeit erreicht wird nennt man Ereignishorizont. Ist es Objekt erstmal innerhalb des Ereignishorizonts kann es nicht mehr entkommen, das gilt auch für Licht. Daher kann man diesen Ereignishorizont als Rand des Loches bezeichnen.
Das Schwarze Loch ist allerdings hier noch nicht zuende. Im Zentrum weit hinter dem Ereignishorizont liegt die eigentliche Masse, welche das Schwarze Loch bildet. Laut der Relativitätstheorie müsste diese Masse auf einem unendlich kleinen Raum komprimiert sein und man spricht hier von einer sogenannten Singularität.
Das Bild mit dem Trichter, das du gefunden hast ist quasi eine vereinfachte Darstellung der Raumzeit und wie sie durch das Loch gekrümmt wird. Bei der Erde würde es in diesem Bild ebenso einen Trichter geben, nur wäre der eben bei weitem nicht so Tief. Die Steilheit in einem Punkt dieses Trichter ist nämlich nichts anderes als das was wir als Gravitation bezeichnen.
Jede Masse besitzt Gravitation und jede Masse krümmt die Raumzeit, aber nur ein Schwarzes Loch krümmt die Raumzeit derart extrem, weil es im Grunde nichts anderes ist, als die Masse eines Sterns komprimiert auf einen Punkt.
Btw würde man aus der Erde ein Schwarzes Loch machen, wäre der Ereignishorizont so groß wie ein Stecknadelkopf. Nur damit du eine Vorstellung von den unglaublichen Dichten hast um die es hier geht.
Sehr Interrisant und Danke für die ausführliche Antwort :)
Vielen Dank, sehr detailliert- das mit der Tasse: - der Raum müsste doch fließen, dadurch dass es größer wird, wodurch an bestimmten Bereichen der Raum ja sozusagen abgestoßen wird, wie am Rand eines Flusses an den ggf Felsen.
Aber alles klar, verstehe jetzt wie schwarze Löcher zustande kommen ✌🏻