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Fragen zu Schwarzen Löchern.

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  • Fragen zu Schwarzen Löchern.

    Hallo,
    durch den Film Interstellar ist mein Interesse an Schwarzen Löchern neu erwacht.
    Und es gibt für mich auch etliche Fragen die ich gern beantwortet hätte.
    Mein bisheriges Wissen ist halt mehr Wissen als zu verstehen.
    Ich weis das Schwarze Löcher aus ausgebrannten sehr massereichen Sternen entstehen.
    Ich kann mir noch vorstellen das in einem Stern, wenn die Kernfusion ausgebrannt ist, das Gleichgewicht zwischen Fusion und Gravitation zusammenbricht.
    Der Stern die äußere Hülle absprengt und dann in sich zusammen fällt und schließlich eine Singularität entsteht.
    Wo dann am Ende die Gravitation so stark ist, das selbst das Licht nicht mehr entkommen kann.
    So weit so gut.
    Dann fängt das schwarze Loch an zu fressen (joval ausgedrückt ). Und saugt alles in seiner Nähe in sich hinein.

    Aber wie entsteht dabei diese Staubscheibe?

    Und wodurch resultiert die Hitze? Von welchen Temperaturen reden wir hier? So heiss wie die Oberfläche der Sonne (ca. 5000 Grad) oder noch heißer?

    Und was hat es mit der Strahlung auf sich? Entsteht diese durch die angesaugte Materie, die in Energie umgewandelt wird?

    Zum Film Interstellar, Kip Thorne erklärt die relativ schwachen Gezeitenkräfte von "Gagantua" mit einem super massereichen Schwarzen Loch, welches noch mit fast Lichtgeschwindigkeit rotiert.

    Warum sind in sehr massereichen schwarzen Löchern die Gezeitenkräfte schwächer als bei kleineren Löchern?
    Nach der Logig zu urteilen müsste es umgekehrt sein.

    Wenn ein schwarzes Loch alles in seiner Nähe verschlingt, warum dann nicht auch die Staubscheibe?

    Und warum ist man vor dem Ereignishorizont noch sicher, wenn doch schwarze Löcher ganze Sternensysteme verschlingen? Ist der Ereignishorizont gleichbedeutend mit der "Einstein Rosen Brücke"?

    Letzte Frage ist es realistisch das in "Interstellar " der Wasserplanet seinen Orbit in Nähe des Schwarzen Lochs halten kann?
    Gruß,
    Richard

  • #2
    Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
    Hallo,
    durch den Film Interstellar ist mein Interesse an Schwarzen Löchern neu erwacht.
    Und es gibt für mich auch etliche Fragen die ich gern beantwortet hätte.
    Mein bisheriges Wissen ist halt mehr Wissen als zu verstehen.
    Ich weis das Schwarze Löcher aus ausgebrannten sehr massereichen Sternen entstehen.
    Ich kann mir noch vorstellen das in einem Stern, wenn die Kernfusion ausgebrannt ist, das Gleichgewicht zwischen Fusion und Gravitation zusammenbricht.
    Der Stern die äußere Hülle absprengt und dann in sich zusammen fällt und schließlich eine Singularität entsteht.
    Wo dann am Ende die Gravitation so stark ist, das selbst das Licht nicht mehr entkommen kann.
    So weit so gut.
    Dann fängt das schwarze Loch an zu fressen (joval ausgedrückt ). Und saugt alles in seiner Nähe in sich hinein.
    Schwarze Löcher saugen nicht. Sie wirken gravitativ. Was nicht sowieso direkt aufs Loch zufliegt, wird vom Loch beschleunigt und saust dann vorbei.


    []
    Und wodurch resultiert die Hitze? Von welchen Temperaturen reden wir hier? So heiss wie die Oberfläche der Sonne (ca. 5000 Grad) oder noch heißer?[/Quote]
    Viel heißer. Millionen Grad. Dabei wird harte Röntgenstrahlung ausgesandt. Die Hitze entsteht durch heftigste Teilchenkollision.

    Und was hat es mit der Strahlung auf sich? Entsteht diese durch die angesaugte Materie, die in Energie umgewandelt wird?

    Zum Film Interstellar, Kip Thorne erklärt die relativ schwachen Gezeitenkräfte von "Gagantua" mit einem super massereichen Schwarzen Loch, welches noch mit fast Lichtgeschwindigkeit rotiert.

    Warum sind in sehr massereichen schwarzen Löchern die Gezeitenkräfte schwächer als bei kleineren Löchern?
    Nach der Logig zu urteilen müsste es umgekehrt sein.

    Wenn ein schwarzes Loch alles in seiner Nähe verschlingt, warum dann nicht auch die Staubscheibe?

    Und warum ist man vor dem Ereignishorizont noch sicher, wenn doch schwarze Löcher ganze Sternensysteme verschlingen? Ist der Ereignishorizont gleichbedeutend mit der "Einstein Rosen Brücke"?

    Letzte Frage ist es realistisch das in "Interstellar " der Wasserplanet seinen Orbit in Nähe des Schwarzen Lochs halten kann?
    Gruß,
    Richard[/QUOTE]

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    • #3
      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Dann fängt das schwarze Loch an zu fressen (joval ausgedrückt ). Und saugt alles in seiner Nähe in sich hinein.

      Aber wie entsteht dabei diese Staubscheibe?
      Stell dir zunächst ein einzelnes Staubteilchen vor, das von dem schwarzen Loch angezogen wird. Sofern es nicht direkt radial auf das schwarze Loch zustürzt, wird es nicht gleich von diesem verschluckt, sondern erst einmal auf einer Bahn drum herum gelenkt. Jetzt stell dir vor, dass das nicht nur einem einzigen Staubteilchen passiert, sondern ganz vielen Staubteilchen. Die stören sich dabei natürlich gegenseitig. Letztendlich führt das dazu, dass die alle zusammen eine Staubwolke um das schwarze Loch herum bilden, die um dieses rotiert. Die Rotation wiederum führt dazu, dass die Wolke abplattet und eine Scheibe bildet.

      Ein ähnlicher Vorgang läuft z.B. bei der Entstehung eines Sonnensystems ab: eine protostellare Gas- und Staubwolke zieht sich unter ihrer Eigengravitation zusammen und beginnt dabei zu rotieren. Die Rotation lässt die Wolke eine Scheibenform annehmen. Aus dem Zentrum der Scheibe entwickelt sich der Zentralstern, die weiter außen liegenden Teile der Scheibe bilden die Planeten.

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Und wodurch resultiert die Hitze?
      Durch die Reibung in der Scheibe. Weiter innen liegende Staubteilchen kreisen schneller um das schwarze Loch als weiter außen liegende. Nun stell dir die Scheibe aus konzentrischen Ringen zusammengesetzt vor: jeder Ring dreht sich etwas schneller als der am nächsten weiter außen liegende, dadurch reiben die Ringe aneinander.

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Und was hat es mit der Strahlung auf sich? Entsteht diese durch die angesaugte Materie, die in Energie umgewandelt wird?
      Ja, wobei die Umwandlung in Energie hauptsächlich durch die Reibung in der Scheibe verursacht wird. Zusätzlich spielen auch Magnetfelder eine Rolle, die sind aber eher dafür verantwortlich, dass sich senkrecht zur Scheibenebene Jets ausbilden, von denen Materie ausgeworfen wird.

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Warum sind in sehr massereichen schwarzen Löchern die Gezeitenkräfte schwächer als bei kleineren Löchern?
      Nach der Logig zu urteilen müsste es umgekehrt sein.
      Erzähl. Warum sollte es nach der Logik zu urteilen umgekehrt sein?

      Ausschlaggebend für die Gezeitenkräfte ist das Gravitationsgefälle, also das Maß, um das das Gravitationsfeld schwächer wird, wenn man sich ein Stück vom Gravitationszentrum entfernt. Stell dir ein schwarzes Loch von z.B. 10 Sonnenmassen vor. Dessen Schwarzschildradius liegt bei 30 km. Weitere 30 km vom Ereignishorizont entfernt ist das Gravitationsfeld schon viel schwächer als am Ereignishorizont selbst. Jetzt nimm ein supermassives schwarzes Loch von 10 Millionen Sonnenmassen. Dessen Schwarzschildradius beträgt 30 Millionen km. Jetzt bewege dich 30 km vom Ereignishorizont weg - das ist eine im Vergleich zum Schwarzschildradius verschwindend kleine Strecke, folglich ist das Gravitationsfeld dort kaum schwächer geworden. Das Gravitationsgefälle ist beim supermassiven schwarzen Loch also viel schwächer als beim stellaren schwarzen Loch mit 10 Sonnenmassen - folglich sind auch die Gezeitenkräfte viel schwächer.

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Wenn ein schwarzes Loch alles in seiner Nähe verschlingt, warum dann nicht auch die Staubscheibe?
      Ein schwarzes Loch verschlingt nur das, was entweder radial darauf zustürzt oder aber ihm sehr nahe kommt. Die Staubteilchen der Staubscheibe sind ihm nicht nahe genug. Erst wenn sie durch die Reibung in der Scheibe Energie verlieren und dadurch nach innen wandern, kommen sie schließlich nahe genug heran, um verschlungen zu werden.

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Und warum ist man vor dem Ereignishorizont noch sicher, wenn doch schwarze Löcher ganze Sternensysteme verschlingen?
      Schwarze Löcher verschlingen nur dann ganze Sternensysteme, wenn entweder der Ereignishorizont ganze Sternensysteme umschließt oder aber die Komponenten der Sternensysteme auf ähnliche Weise wie die Staubteilchen der Staubscheibe in das schwarze Loch gelangen. Anders als einem Raumschiff fehlt ihnen dann einfach der Antrieb, um der Anziehung zu entkommen.

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Ist der Ereignishorizont gleichbedeutend mit der "Einstein Rosen Brücke"?
      Jein. In Schwarzschildkoordinaten sieht es bei einem nichtrotierenden schwarzen Loch so aus, als würde der Ereignishorizont den Schlund eines Wurmlochs vom Typ der Einstein-Rosen-Brücke bilden. In Kruskalkoordinaten zeigt sich jedoch, dass sich dieser Schlund beim Sturz in das schwarze Loch abschnürt: nach Überschreiten des EH gelangt man keineswegs in eine andere Region des Universums, vielmehr bildet sich eine Region zwischen beiden EHn aus (also dem EH des schwarzen Loches, in das man fällt, und dem EH des schwarzen Loches in der anderen Region des Universums), die nicht passierbar ist. Man trifft auf die zentrale Singularität, bevor man den zweiten EH erreichen könnte. Siehe dazu auch

      White Holes and Wormholes

      Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
      Letzte Frage ist es realistisch das in "Interstellar " der Wasserplanet seinen Orbit in Nähe des Schwarzen Lochs halten kann?
      Sofern sein Bahnradius größer ist als der kleinstmögliche Bahnradius um ein schwarzes Loch: ja. Bei einem nichtrotierenden schwarzen Loch beträgt der kleinstmögliche Bahnradius drei Schwarzschildradien, bei einem rotierenden schwarzen Loch ist er etwas kleiner. Siehe auch:

      marginal stabile Bahn - Lexikon der Astronomie
      Zuletzt geändert von Agent Scullie; 17.04.2015, 20:10.

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      • #4
        Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
        Und warum ist man vor dem Ereignishorizont noch sicher, wenn doch schwarze Löcher ganze Sternensysteme verschlingen?
        Tun sie nicht wirklich. Wie Scullie schon sagte, müsste dafür der EH das ganze System umfassen. Dies ist aber nicht realistisch, da das bedeuten würde dass der Stern ursprünglich weitaus größer war als sein System...
        Der Schwarzschild-Radius ist immer deutlich kleiner als das ihn verursachende Objekt.
        Unsere Erde hat beispielsweise einen potentiellen EH vom Durchmesser einer Murmel.

        In der Science Fiction wird das gern falsch dargestellt. Ich denke da an die Stargate-Folge mit dem schwarzen Loch. Dort scheint es als würde der Planet beginnen ins schwarze Loch zu stürzen. Realistisch betrachtet, würde er aber einfach weiter seine Bahn drumherum ziehen, da die Anziehungskraft zwischen Planet und Gravitationszentrum unverändert bleibt. Deswegen ist auch das Problem mit der plötzlich auftretenden Zeitverzerrung Quatsch, denn der Abstand bleibt ja gleich.
        Das rettet das dortige Sg-Team aber leider nicht, denn die würden aufgrund der nun fehlenden Strahlung des Zentralgestirns so oder so binnen Minuten erfrieren.

        Kommentar


        • #5
          Hallo,
          ehe ich es ganz vergesse, möchte ich mich noch für die gutverständlichen Erklärungen von Agent Scullie bedanken.
          Aber Dank auch dir spidy1980.
          Gruß,
          Richard

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          • #6
            Noch ein paar Anmerkungen, Physiker mögen mir fehlende Fachtermini ggf. nachsehen:

            1. Vieles, was man sich über schwarze Löcher vorstellt, ist nach wie vor Theorie, da sie naturgemäß schwierig zu betrachten sind. Weiße Löcher erst recht.

            2. Schwarze Löcher "leuchten" aber vielleicht (so genannte "Hawkingstrahlung"), wodurch sie beobachtbarer werden.

            3. Sollte es sich in dem Film um ein schwarzes Loch handeln, das aus einem massereichen Stern entstanden ist, ist es ein "stellares schwarzes Loch" -- im Gegensatz zu "supermassereichen schwarzen Löchern", die man gemeinhin in den Zentren von Spiralgalaxien findet. Entstehungsgeschichte und Ausmaße beider Formen sind derart unterscheidlich, dass man es nicht verwechseln sollte.

            4. Nur Sterne von einer Masse von mindestens 3 Sonnenmassen können zu einem stellaren schwarzen Loch werden. Da unsere Sonne per definitionem eine Masse von 1 Sonnenmasse hat, wird sie also nicht so, sondern nur als weißer Zwerg enden.

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            • #7
              Zitat von -ae- Beitrag anzeigen

              1. Vieles, was man sich über schwarze Löcher vorstellt, ist nach wie vor Theorie, da sie naturgemäß schwierig zu betrachten sind.
              Naja, man kann sie mathematisch eigentlich sehr gut beschreiben, solang man nicht die Singularität selbst betrachtet.

              3. Sollte es sich in dem Film um ein schwarzes Loch handeln, das aus einem massereichen Stern entstanden ist, ist es ein "stellares schwarzes Loch" -- im Gegensatz zu "supermassereichen schwarzen Löchern", die man gemeinhin in den Zentren von Spiralgalaxien findet. Entstehungsgeschichte und Ausmaße beider Formen sind derart unterscheidlich, dass man es nicht verwechseln sollte.
              Gargantua ist definitiv ein Supermassives Schwarzes Loch. Kip Thorne hat das selbst so gesagt, und im Film wirds, glaube ich, auch mal erwähnt.

              Kommentar


              • #8
                Zitat von -ae- Beitrag anzeigen
                3. Sollte es sich in dem Film um ein schwarzes Loch handeln, das aus einem massereichen Stern entstanden ist, ist es ein "stellares schwarzes Loch" -- im Gegensatz zu "supermassereichen schwarzen Löchern", die man gemeinhin in den Zentren von Spiralgalaxien findet. Entstehungsgeschichte und Ausmaße beider Formen sind derart unterscheidlich, dass man es nicht verwechseln sollte.
                So wie das schwarze Loch im Film dargestellt wurde muss es aufgrund seiner Grösse ohnehin supermassereich sein. Stellare schwarze Löcher sind deutlich kleiner als Planeten.

                Zitat von -ae- Beitrag anzeigen
                4. Nur Sterne von einer Masse von mindestens 3 Sonnenmassen können zu einem stellaren schwarzen Loch werden. Da unsere Sonne per definitionem eine Masse von 1 Sonnenmasse hat, wird sie also nicht so, sondern nur als weißer Zwerg enden.
                Hier möchte ich nur noch ergänzen, daß es der abgebrannte Überrest ist der etwa 3 oder mehr Sonnenmassen haben muss. Bei massereichen Sternen gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen Geburtsmasse des Sterns und der Masse des Endprodukts. Normalerweise enden Sterne mit einer Anfangsmasse von etwa 8 oder weniger Sonnenmassen sogar immer noch als Weisser Zwerg (maximal etwa 1.4 Sonnenmassen)

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                • #9
                  Ich habe den Film nicht gesehen. Lohnt er sich denn?

                  Kommentar


                  • #10
                    Zitat von -ae- Beitrag anzeigen
                    Ich habe den Film nicht gesehen. Lohnt er sich denn?
                    Davon kannst du dir in diesem Thread ein Bild machen:

                    http://www.scifi-forum.de/science-fi...han-nolan.html

                    Kommentar


                    • #11
                      -ae- schreibt:
                      Sollte es sich in dem Film um ein schwarzes Loch handeln, das aus einem massereichen Stern entstanden ist, ist es ein "stellares schwarzes Loch" -- im Gegensatz zu "supermassereichen schwarzen Löchern", die man gemeinhin in den Zentren von Spiralgalaxien findet. Entstehungsgeschichte und Ausmaße beider Formen sind derart unterscheidlich, dass man es nicht verwechseln sollte.
                      In Interstellar ist "Gagantua" auf jedenfall ein "supermassereiches schwarzes Loch" Zudem rotiert es noch laut Kip Thorne mit fast Lichtgeschwindigkeit um seine eigene Achse.

                      Auf jedenfall habe ich bei der Beschreibung und eigentlich auch im Kino schon, sofort an das schwarze Loch in unserer eigenen Galaxis gedacht. Und warum sollten sich solche Planeten nicht tatsächlich dort befinden?

                      Ich weis nicht ob unsere Technik schon soweit fortgeschritten ist diese überhaupt entdecken zu können?

                      Kip Thorne hat dann aber in einem weiteren Satz meine Fantasien als absurdum gefüht, indem er sein schwarzes Loch in einer weit entfernten Galaxis angesiedelt hat. Somit muss sein Wurmloch nicht nur tausende, sondern millionen von Lichtjahren überbrückt haben. Wenn man bedenkt wie weit selbst unsere Nachbar Galaxie Andromeda entfernt ist.

                      Ja es lohnt sich den Film anzuschauen. Aber nicht über einen TV. Du brauchst dazu vor allem eine Blu-Ray, ein gute Soundanlage (für den DTS HD Master Sound), einen guten Full HD Beamer (Sony oder JVC) und eine Leinwand mit mindestesns 2m Breite.
                      Denn im Kino läuft Interstallar nicht mehr.

                      Hier noch ein Link: https://bi2ba.wordpress.com/2014/12/...-interstellar/
                      Gruß,
                      Richard

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                      • #12
                        Ich weis nicht ob unsere Technik schon soweit fortgeschritten ist diese überhaupt entdecken zu können?
                        Ist sie nicht.
                        Das hier ist der beste indirekte Nachweis, der bisher erbracht werden konnte:

                        https://www.youtube.com/watch?v=duoHtJpo4GY

                        Diese Zeitrafferaufnahme der Region um Saggitarus -A zeigt eine Zeitspanne von 16 Jahren.

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                        • #13
                          spidy1980 schreibt:
                          Ist sie nicht.
                          Das hier ist der beste indirekte Nachweis, der bisher erbracht werden konnte:
                          Danke für den Link. Leider habe ich wieder mal Probleme youtube zu öffnen. Deshalb kann ich mir momentan dieses Video nicht anschauen. Da unsere Milchstrasse einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren hat und sich die Erde an einem der äusseren Spiralarme befindet müsste sich das Zentrum annähernd 50.000 Lichtjahre entfernt sein.
                          "Unser" supermassereiches Schwarzes Loch soll eine Masse von etwa 4 Millionen Sonnenmassen besitzen. Interesant ist, dass sich sehr viele weitere kleinere schwarze Löcher in der Nähe von Sagittarius A befinden sollen.
                          Gruß,
                          Richard

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                          • #14
                            Zitat von Comander1956 Beitrag anzeigen
                            Da unsere Milchstrasse einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren hat und sich die Erde an einem der äusseren Spiralarme befindet müsste sich das Zentrum annähernd 50.000 Lichtjahre entfernt sein.
                            Ganz so weit außen liegt unser Sonnensystem nicht. Hier:

                            Sagittarius A* ? Wikipedia

                            wird als Entfernung zum galaktischen Zentrum 25900 +/- 1400 Lichtjahre angegeben.

                            Kommentar


                            • #15
                              Wenn "Gagantua" mit fast Lichtgeschwindigkeit rotiert, was rotiert da eigentlich, die Staubscheibe? Müsste die durch die Reibung nicht extrem heiß werden und Gammastrahlen abgeben? Wieso ist auf einem so nahen Planeten dann Leben möglich?

                              Oder rotiert das Schwarze Loch? Wie muss ich mir das vorstellen, rotiert da die Singularität? Und erzeugen schnell rotierende Schwarze Löcher nicht extreme Magnetfelder? Das dürfte doch Leben in der Nähe auch unmöglich machen wie bei Pulsaren, oder?
                              „Die Borg würden nicht mal Spaß verstehen, wenn sie einen Vergnügungspark assimiliert hätten.“

                              Torres, aus „Star Trek Voyager – Tsunkatse“

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