Singularitäten

Hi Eliman,
das Licht geht in das Schwarze Loch und ist so für Aussenstehende nichtmehr zugänglich. Was es genau da drinnen "tut" kann man daher nicht erschliessen. Es ist nichtmehr Teil der für uns beobachtbaren Raumgebiete.
In unserer Galaxis gibt es sowohl ein sehr massereiches S.L. mit mehreren Millionen Sonnenmassen, welches im Zentrum sitzt und sich gegenüber den Sternen kaum bewegt, als auch Schwarze Löcher mit einigen Sonnenmassen, welche wohl aus Supernovae stammen. Diese bewegen sich mit allen Sternen mit durch die Galaxis, mit je nach Ort etwa 250km/s. Cygnus X-1 beherbergt z.B. so ein Ding.
Die Gravitation eines S.L. von einer Sonnenmasse z.B. ist wenn man ein Stück entfernt ist überhaupt nicht anders als die der Sonne. Würde statt der Sonne so ein Ding im Zentrum des Sonnensystems sitzen, wir würden an der Bahn der Erde etc. garkeinen Unterschied merken!
Lediglich sind S.L. sehr kompakt, so dass man nahe "hinkann", und so wird an der "Oberfläche", dem Ereignishorizont, die Gravitation so stark dass nichtmal Licht entkommt. Weiter innen weiss man das nicht genau, ist ja wie gesagt unserem Blick entzogen, aber "an" der Singularität würde die Gravitation theoretisch unendlich stark werden.
Viele Grüsse,
DK

Sehr schön erklärt, danke
Florian

Müssten SL nicht ständig wachsen oder zumindest ihre Energiedichte erhöhen? Denn die nehmen ja konstant Licht und zu einem kleinen Teil auch Gas und interstellare Materie auf.

Ja Arp natürlich, sie akkretieren immer ein wenig, und manche auch richtig viel (z.B. die der Quasare). Das absolute Minimum sind die 3K Photonen, die bekommt ja jedes SL ab, egal wo. Das ist übrigens der Grund warum z.B. selbst stellare SL im heutigen Universum netto nie Masseverlust haben, denn schon für diese ist Hawkingstrahlung ineffizienter als Akkretion von 3K Photonen. Für supermassive SL noch viel schlimmer. Bis diese "verdampfen" können muss das Universum also noch vieeel weiter abkühlen.

Durch diese Prozesse wächst die Masse, und dadurch der Radius des SL, denn dieser ist ja ~GM/c^2.

Viele Grüsse,
DK

Hallo,

wenn ich mich kurz einklinken darf: war nicht nach Hawking die Hawkingstrahlung in der Theorie dafür verantwortlich, dass schwarze Löcher sich selbst verstrahlen ? Wenn das stimmt, was Du sagst - und ich zweifle das gar nicht an - , dann würde schwarze Löcher ja doch praktisch ewig "leben". Hat das Hawking nicht bedacht ? In seinem Buch "Eine kurze Geschichte der Zeit" steht es ja noch anders - wenn ich ihn richtig verstanden habe.

CS

Daniel

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn das stimmt, was Du sagst - und ich zweifle das gar nicht an - , dann würde schwarze Löcher ja doch praktisch ewig "leben". <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
jein. Denn 1. kühlt sich das Universum ja weiterhin ab. 2. leben auch die Sterne nicht ewig. Angenommen, irgendwann sei keine Materie mehr frei, die akkretiert werden kann, und die Temperatur so auf µK abgesunken, so könnte die Hawkingstrahlung dennoch die Oberhand gewinnen und ein SL nach dem anderen (je nach Masse) zerstrahlen. Allerdings dürften die Zeitspannen derart groß sein, daß man sich das nur schwerlich vorstellen kan. Abgesehen von der Ungewißheit der Zukunft unseres Universums.

Ok, das meinte ich mit "praktisch ewig" . Vielen Dank, wieder was gelernt .

CS

Daniel

Kann es dann nicht auch vorkommen das die SL die zerstrahlen, mit ihrer Strahlung andere SL noch länger ernähren?

Hi,
mit der Lebensdauer ist es genau wie Ullrich sagt. Man redet hier über ~~10^100 Jahre für solche SL wie im Zentrum der Milchstrasse. Stephen Hawking hat das bedacht, aber wie leider so oft werden solche "real life" Probleme in populärwissenschaftlichen Darstellungen dann später von zweit- und drittverwertenden Medien arg verkürzt.
Und Arp, rein theoretisch könnte das sein, aber die Hawkingstrahlung ist für jeden praktischen Fall derart schwach dass dieser Effekt geradezu irrelevant ist. Zumal massearme SL diejenigen sind die am wirkungsvollsten Hawkingstrahlung abgeben, aber diese haben ja maximal ihre wie gesagt schon kleine Masse zu vergeben. Unrealistisch damit ein sehr massereiches SL zu "ernähren".
Viele Grüsse,
DK

Hallo eliman

Eine Singularität ist leider keine adäquate Beschreibung von Wirklichkeit, weshalb deine Fragen nicht beantwortet werden können.

Hier wiedersprechen sich Quantenphysik und Relativitätstheorie!

http://www.phylex.de/data/data.php?blackhole+singularitaet

CS

Hi Plössel,
zwar stimmt es dass es (noch) keine vollständige Theorie gibt um das "Innere" eines SL zu beschreiben. Ob die mathematische Singularität also existiert oder nicht weiss man ganz einfach nicht. Jedoch, wie ich oben beschrieben habe, kann man elimans Fragen dennoch physikalisch sinnvoll beantworten, denn wir als aussenstehende Beobachter des SL sehen ja so und so nicht hinter den Ereignishorizont. Und die "Aussenwirkung" von Schwarzen Löchern sowie die mit ihnen verknüpften astrophysikalischen Phänomene versteht man zumindest recht weitreichend.
Viele Grüsse,
DK

Nunja, alle Singularitäten (d.h. Punkte an denen Dichte und Temperatur theoretisch unendlich gross werden) die man kennt sind in Schwarzen Löchern sozusagen "verborgen". Man kann sich sehr theoretisch vorstellen dass es auch welche ohne Schwarzes Loch geben könnte, aber genauso gibt es Gründe die dagegen sprechen (-&gt; so und so sind Singularitäten in der Physik oft ein Anzeichen für noch unvollständiges Verständnis). Definitive Beobachtungen gibt es da noch nicht.
Viele Grüsse,
DK

Eine Hypothese aus der ART. Schau mal bei Wikipedia.

Gruß
Chris

Hi eliman,
der absolute Nullpunkt, ja. Aber das schliesst ja nicht beliebig *hohe* Temperaturen aus. Es gibt aber andere Gründe us der Quantenmechanik (z.B. Entstehung bestimmter Sorten Elementarteilchen, den sog. Pionen) welche das möglicherweise verhindern. Auch hier gilt: Die Verhältnisse direkt an der Singularität zu beschreiben gelingt mit den heutigen Theorien noch nicht...
Viele Grüsse,
DK

Ich glaube nicht, dass eine Singularität eine Temperatur haben kann. Temperatur ist die Energie von schwingenden (im Kristall) oder sich fortbewegenden (in Gasen) Teilchen in nicht dimensionsloser Materie. Mehrere Singularitäten könnten sich jedoch wie durch Gravitation gebundene Teilchen verhalten, was man dann im Endzustand einen schwarzen Kugelsternhaufen nennen könnte. Da die Singularitäten keine Dimension haben, würden auch nie zwei zusammentreffen.

Hi,
Erstmal:
Temperatur kann nicht unendlich sein, denn die zur Verfügung stehende Energie im Universum ist auch nur endlich. Insofern muss es neben dem Nullpunkt auch eine (theoretische) Obergrenze geben. (Unendlich/beliebig sind schließlich "mächtige" Begriffe.)

Wenn man jetzt eine Singularität denkt, deren Raumausdehnung = Null ist, dann könnte man versucht sein, diesem Punkt eine lokale Temperatur zuzuordnen. Ich bezweifle nur, ob die elektromagnetischen und mechanischen Gesetze zur "Temperatur" überhaupt anwendbar sind. Temperatur wird doch auch als durchschnittl. Teilchenbewegung gesehen. Wie soll sich etwas bewegen, wenn kein Platz dafür da ist, weil der Raum punktförmig = Null ist?

Ergo: In einer Singularität gibt es keine Temperatur als Eigenschaft. Oder habe ich jetzt einen Gedankenfehler?

Gruß

Hi,

ich verstehe wirklich dass es einen grossen Reiz hat Alltagserfahrungen auf extreme Beispiele zu übertragen. Das tue ich ja auch ab und an sehr gerne, und oft kommt man auch überraschend weit damit. Aber eben nicht beliebig weit. Dennoch ist natürlich nix schlimmes dabei, so kann man ja diskutieren...

Ich sagte ja oben schon, erstens weiss man eigentlich dass weder klassische, noch Quantenfeldtheorie, noch ART alleine die Verhältnisse an der Singulrität korrekt beschreiben. Auch ist die Singularität eigentlich nicht Teil "unserer" Welt, da hinter dem Ereignishorizont.
Zweitens ist "Temperatur = ungeordnete Teilchenbewegung" eine Interpretation, aber keine fundamentale Eigenschaft. Grundlegend ist Temperatur sowas wie Energie(dichte) geteilt durch Boltzmannkonstante. Das könnte man jetzt für die unendlich grosse (Materie/Energie...)Dichte an der Singularität tun, dann würde die Temperatur unendlich.

Nur, wie schon gesagt, das ist ebenfalls eine Extrapolation die mit höchster Wahrscheinlichkeit den Gültigkeitsbereich der zugrundeliegenden Theorie verlässt. Darum schrieb ich in meinem ersten Post zur Temperatur im Konjunktiv.

Und schlussendlich kann die "Singularität" sehr gut auch nur ein Artefakt der unvollständigen Theorie sein, und in der Natur sind in Wahrheit keine Unendlichkeiten verwirklicht.

Viele Grüsse,
DK

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Grundlegend ist Temperatur sowas wie Energie(dichte) geteilt durch Boltzmannkonstante.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hi Dominik,
"Dichte" setzt auch Raumausdehnung voraus. Genau das wäre bei einer Singularität nicht definiert (Teilung durch Null ist nun mal nicht unendlich, sondern "Error".)[;)]

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Da die Singularitäten keine Dimension haben, würden auch nie zwei zusammentreffen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Verwechsle die Ausdehnung von innen nicht mit der Ausdehnung von außen betrachtet. Singularitäten (z.B. SL) können durchaus aufeinandertreffen und sich vereinen.

Die Idee, wie das von statten geht, finde ich außerst spannend. Auch wenn da mein Latein recht schnell am Ende ist. Zwischen zwei sich fast berührenden SL müsste es schließlich einen Lagrangepunkt geben, wo sich die Anziehungskräfte aufheben. Die Schwarzschildradien müssten sich ineinander verwirbeln. Und wenn die sich dann mit quasi LG einander umkreisen, müsste diese Linie des Schwerkraftausgleichs wie eine Spirale gewunden sein. So stelle ich mir das vor.
Gibt es da unter euch Spezialisten, die das berechnet haben, wie sich ein binäres SL-System auf Spiralbahnen (unter Abgabe von Gravitationswellen) vereinen würde?

Gruß

Hi,

präziser könnte man sagen "die Dichte geht gegen unendlich". Nur, wie schon gesagt, die Verhältnisse direkt an der Singularität werden durch die heutigen Theorien so und so nicht vollständig beschrieben, daher lohnt sich keine Wortklauberei...

Es gibt ein ganzes Fachgebiet welches sich unter anderem der Verschmelzung von kompakten Objekten wie Schwarzen Löchern verschrieben hat. Mit dem Blatt Papier zu berechnen geht da allerdings wenig, vielmehr setzt man Grossrechner für numerische Simulationen ein. Eine der führenden Gruppen ist diejenige für Numerische Relativistik in Golm:

http://numrel.aei.mpg.de/

Viele Grüsse,
Dominik