Beiträge von photon im Thema „Das erste Bild eines schwarzen Lochs“

Hallo Dominik,

danke für den Hinweis!
Man sieht ab 1:35 schön die Raumzeit-Krümmung, die dem Menschenverstand so schön zuwider läuft... leben wir hier doch in einer sehr flachen Raumzeit.

Damit hast natürlich wieder meine Neugierde geweckt, und ich möchte 1:35 bis 1:45 versuchen, mit meinem Laienverstand zu interpretieren (leider wird in dem clip viel zu wenig dazu erklärt... und läuft auch viel zu schnell, man kann es gar nicht exakt genug stoppen, um sich einzelne Bilder anzusehen):

Darin fliegen wir wie ein Photon, der geschlossenen Kerr-Trajektorie bei 17° Inklination folgend, virtuell dicht am Ereignishorizont vorbei , bis wir wieder am Ausgangs-Punkt raus kommen... stimmt das so?

1:35 und 1:45 zeigen den Blick aus unserer Perspektive von 17° Inklination und unserem Abstand, wie auch das Foto. Der rote Pfeil ergibt gefühlte 17° zur Horizontalen, bleibt konstant, um den wird rotiert.
Blau und grün spannen folglich die Äquatorebene auf.
Bei nur 17° und in unserer Lochdistanz kann man, den Einzelbildern folgend, nur sehr geringfügig "hinter" das Loch schauen.

Nähert man sich jedoch dem Loch, kann man auch mehr und mehr dahinter schauen.

Die Form unserer Trajektorie, also die Deformation der Kardioide (oder Spheroide, oder Pascal'scher Apfel, oder wie auch immer man diese asymmetrische Bahn nennen mag), hängt dabei von der Spin-Geschwindigkeit a ab (0<a<1), und vom Abstand vom Loch.

Stimmt das so?

Hier sind die Trajektorien in Abhängigkeit vom Spin und dem Abstand vom Loch schön aufgetragen, wenn man senkrecht über dem Loch schwebt (0° Inklination):

CS,
Bernhard

Hallo nochmal,

hier ist es sehr gut visualisiert:

Minuten 1:19 bis 1:20 (immer wieder vor und zurück spulen, und zwischendurch stoppen) erklärt den Schatten besonders gut (leider nur sehr kurz):
vom Loch absorbiertes Licht (bzw. elektromagnetische Strahlung) der Plasma-Emission...
Als runde Scheibe angeordnet... und damit ausseraxial als Ellipse sichtbar

CS,
Bernhard

Hallo Stephan,

danke für deine Erläuterungen.

Dass die Masse ringförming, also in einer Ebene, das Loch umläuft war mir klar. Das erklärt auch die leichte Elliptizität der Masse auf dem scharfen "Foto".

Beim Schatten war ich allerdings der Meinung, der sei kugelförmig.
Wenn der aber tatsächlich auch flächig und kreisförmig ist, genau wie die Masse, ist es klar, dass er von der Seite (also ausseraxial) elliptisch ausschaut

Zumindest scheint der (unsichtbare) Ereignishorizont kugelförmig zu sein, der vom flächigen Schatten umgeben wird (ähnlich wie Saturn von seinen Ringen)...

"Licht" meinte ich synonym für elektromagnetische Strahlung. Die verhält sich weitestgehend wie Licht.
Besser hätte ich statt rotverschoben "zum langwelligeren Radio hin verschoben" bzw. "zum niedrig-frequenteren" hin, und statt blauverschoben umgekehrt analog, geschrieben...

Optisches Licht oder Radio, hin oder her:
Zumindest wird die registrierte Frequenz wie Licht (und wie jede andere elektromagnetische Frequenz auch) gravitativ verschoben, Zeit-dilatiert und gelinst.

Wichtig ist noch dein Hinweis, das die gelinste Quelle der hinter dem Loch liegende Teil des Plasmarings sei.

Wobei sich jetzt wieder folgende Unlogik auftut:

Wir schauen mit nur 17° Pol-Neigung vom Nordpol aus auf das Geschehen.
Bei dieser riesigen Entfernung vom Loch und dieser kleinen Neigung sehen wir keinen "auch den Teil des hinter dem SL liegenden Plasmaring", sondern den gesamten Ring in Gänze, ohne hinter dem Sl liegenden teil, da der Ring ja äquatorial und nicht polar verläuft.

M.a.W.:
der kleine Durchmesser der Ereignishorizont-Kugel reicht nicht aus, Teile des Plasma-Rings zu obstruieren... zumal ja überdies zwischen Plasmaring und Ereignishorizont noch 1,5-facher Ereignishorizont-Radius an flächigem(!) SL-Schatten als "Abstandshalter" liegen... kann man mit Kugeln, Papierscheiben und Winkelmesser leicht nachbauen.

Wenn dem aber so ist, bleibt die Frage nach der Quelle der Gravitationslinse weiter offen...

Danke für den Hinweis auf die Ermittlung der Spin-Richtung... klar, ist logisch bei mehreren Aufnahmen

CS,
Bernhard

Hallo Thomas,

ich hab auch ein Problem mit dem Wort "Schatten".
Ich denke, das lieget daran, dass die Fachleute wissen, wovon die Rede ist, und die breite Masse hat das nie interessiert.

Jetzt prallen da Welten aufeinander.

Das gleiche wie bei den astronomischen "Metallen"...
Ein chemisch und umgangssprachlich eh scharf definierter Begriff wird hier zu allgemeiner Verwirrung aufgeweicht.

Es wäre wünschenswert, dass die Berufs-Astronomen, ähnlich wie die Mediziner, an ihrer Wortschöpfung feilen und für Fachausdrücke Spezial-Begriffe wählen, und sie nicht mit umgangssprachlichen Begriffen vermischen.

Für den "Schatten" würde ich Phase, oder Phasengranze, oder Detektions-Grenze o.ä. vorschlagen...

CS,
Bernhard

Hallo Stephan, Martin and all,

die Bilder auf dem ioscience zeigen von links nach rechts: das wahre Foto, das vorab berechnete Bild geschärft und das vorab berechnete ungeschärft.
Die ungeschärften ähneln sich verblüffend. Daraus kann man scharf schliessen, dass auch das wahre Foto so aussehen würde, wäre die Technik schon weit genug entwickelt.

Vergleicht man die beiden unscharfen Bilder, fällt im vorab berechneten lediglich eine stärkere Erhellung im "Drumherum" auf, sowie eine rundere Form und kleinere Ausdehnung des Lochs.

Vergleicht man das scharfe mit den unscharfen Bildern, fällt auf, dass der Photonenring in den unscharfen stark aufgebläht, verbreitert wird, und das ganze restliche "Drumherum" dominiert (wahrscheinlich wegen des starken Helligkeitsunterschieds des Rings im Vergleich zum sonstigen, dunkelroten Plasma => photografische Verschmierung auf weite Bildbereiche).
Weiters kommt die elliptische Form des Lochs auf dem scharfen Bild deutlich raus.... warum elliptisch und nicht rund?

Der Photonenring wird dort als Gravitationslinseneffekt beschrieben. Nach der Definition handelt es sich dabei um gelinstes Licht weit entfernter Quellen.
Daraus schliesse ich, dass dieser Ring physisch NICHTS mit dem Plasma um das Loch zu tun hat, sondern nur durch das optisch dünne Plasma um das Loch hindurch, hinein projeziert wird.... richtig?
Zumindest wird das dort so beschrieben (falls mein Englisch noch ausreicht...)

Daraus lässt sich wiederum folgern, dass die Helligkeitsunterschiede im Photonenring entweder in der unterschieldlichen Helligkeitsverteilung der Quelle selbst begründet liegen, z.B. in Bewegungen derselben, oder Staubringe (falls Quelle = Galaxie)... und/oder in optischen Verstärkungseffekten des Gravitationslinsen-Effekts.

Hinzu kommt die Doppler-Verschiebung, die wiederum darin begründet liegt, dass wir nicht genau auf den Nordpol des Lochs schauen, sondern 17° inkliniert (irdisch verglichen, also ungefähr senkrecht über der Mitte zwischen Nordkap und Spitzbergen schwebend...)

Da sich nun das gesamte optische "Drumherum" (gelinster Photonenring und physisch umgebendes Akkretions-Plasma) flächig in der Äquatorebene abspielt, entsteht bei ALLEN um diese Ebene "kreisenden" (= gelinste und physische) Quanten eine Geschwindigkeits-Komponente auf uns Beobachter zu (nämlich die hellen Bereiche Nähe Südpol), und umgekehrt eine von uns weg (dunkle rote Bereiche Nähe Nordpol).
Bei den physisch um den Äquator kreisenden Plasma-Quanten ist diese Geschwindkeits-Komponente auf uns zu bzw. von uns weg zusätzlich noch
durch ihr Orbit verursacht.

Hellweiss bedeutet Doppler-blau, dunkelrot Doppler-rot verschoben... hell-dunkel repräsentiert ja die Intensität, und auf uns zu rasende Photonen sind in Summe heller, da zahlreicher, als von uns weg fliegende (vergleiche Anzahl Schneeflocken/Fliegen auf der Windschutzscheibe versus Heckscheibe).

Nun wäre zu erwarten, dass die hellweissen Bereiche UNMIITELBAR am Loch zu sehen sind, denn in Lochnähe sind die Umlaufgeschwindigkeiten ja höher und energiereicher als in grösserer Entfernung.

Wir sehen jedoch dunkelrote Bereiche direkt am Loch auf den unscharfen Bildern.
Hier wirkt die Gravitations-Rotverschiebung: die grosse Masse in Lochnähe bremst die Photonen stärker ab und sie verlieren Energie und werden dadurch röter, als weiter entfernte Photonen, wenn sie sich auf ihren Weg zum Detektor machen wollen.

Gravitations-Verschiebung toppt also Doppler-Verschiebung...

Hinzu kommt die Zeit-Dilatation: in Lochnähe laufen die Uhren langsamer, eine Sekunde dauert dort wesentlich länger als in Lochentfernung (im Bezugssystem des ruhenden Beobachters auf der Erde, die Photonen selber merken nix davon...)
Langsame Photonen sind aber energieärmer und dunkelröter.

Im Kommentar wird noch auf einen Plasma Spin im Uhrzeigersinn relativ zur Bildebene geschlossen... aber wie er darauf kommt, erschliesst sich mir nicht...

Ich hoffe, das stimmt alles so.

Was ich aber noch immer nicht verstehe:

warum sehen wir, auf dem scharfen "Foto", das Loch (also den "Schatten") elliptisch und nicht kreisförmig?

Eine Kugel bleibt doch immer eine Kugel, egal, von wo wir drauf schauen... und ob sie sich bewegt, oder in Ruhe ist.

CS,
Bernhard

Ok, dann ist das Wort "Schatten" wohl ein völlig falsches Wort!

Besser wäre, lt. wiki, statt Schatten wohl "derjenige Teil des Ereignishorizonts (Horizont schon wieder falsches Wort...), der von der Rückseite vorn sichtbar ist", zu sage

Der ioscience link zeigt ein entblurrtes Bild.

Demnach ist der helle Ring wohl der Kreisbahnabstand, auf dem die Quanten oder Masseteilchen weder fliehen, noch in das Loch stürzen können, sondern dort gefangen sind.
Dadurch sieht man sie unendlich oft, und dadurch hellweiss, während die roten Flächen ins Loch spiralieren...

Auf dem entblurrten Foto sieht man auch die ellipsenartige Form des schwarzen "Schattens"....

CS,
Bernhard

Hallo,

ich verstehe noch immer nicht, wie das Ding einen Schatten wirft.
Wo ist der Beleuchter (Stern), der einen Schatten des Lochs auf das Plasma wirft?

Gibts nirgends ein Bild, was die Details erläutert?
z.B. Pole, Äquator, Gradnetz, Rotationsachse, Lage des Horizonts, Rotationsrichtung von Loch und Plasma, Markierung von Flächen auf dem Loch, die auf der Rückseite liegen, oder von Teilchen, die hinter dem Loch liegen, Bedeutung der Farben, was ist Plasma, was Photonen etc.?

Viele Grüsse,
Bernhard