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THEMA: Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 11 Dez 2017 22:40 #24228

Im Film erklärt Andreas Müller die Blauverschiebung, die ich als Fallender beim Blick zurück beim einfallenden Licht bemerke. Ich beobachte, wie sich das Universum immer schneller seinem Ende nähert und vergeht. (Immer vorausgesetzt dass ich es bis zum EH durchstehe. Ich könnte zum Beispiel ein intelligentes außerirdisches Spaghetti-Bakterium aus Quark-Gluonen Plasma sein, das kein Problem mit Spaghettisierung oder Grilleffekten hat).

Gedankenexperiment: Zwei Beobachter, sie heissen "1" und "2". Beide fallen vom gleichen Startpunkt aus (Ergänzung: Startpunkt außerhalb des schwarzen Lochs) in Richtung Ereignishorizont. 2 war lustig drauf und hat einen Looping gedreht und ist deshalb ein Stück hinter N. Danach ist er im freien Fall. 1 fällt einfach nur, ohne Looping.

Beide blicken zurück zum Ausgangspunkt, von dem sie gefallen sind. Sie sehen beide ein beschleunigtes Universum. Beobachter 1 kann sehen, wie 2 ihm fallenderweise folgt.

1 muss dann wohl den Tod von 2 beobachten können, da 2 offensichtlich Teil des von ihm beobachteten Universums ist, das im Schnelldurchlauf abläuft und schließlich endet.

Ich stelle mir gerade die Frage: Wird 1 sehen, wie 2 an Altersschwäche friedlich entschlummert, unter den Annahmen dass dessen Lebenserwartung signifikant kürzer ist als die Lebenserwartung des Universums und außer der drohenden Kollision mit dem EH keine andere gesundheitliche Beeinträchtung droht? Oder wird 1 beobachten, wie 2 den EH erreicht, bevor er selbst den EH erreicht? Das kann doch eigentlich nicht sein.

Und werden nicht beide Zeuge davon, wie das Universum via Hawking-Strahlung die komplette Masse zurückbekommt, die das SL verschlungen hat? (Unter der Annahme, dass das vor dem Ende des Universums passiert.)

1 beobachtet sogar, wie 2 beobachtet, dass das Universum die komplette Masse zurückbekommt. Das heisst 1 müsste sogar beobachten können, wie 2 friedlich entschlummert, da das SL verdampft sein muss, bevor 2 den EH erreichen kann.

Es gibt also spätestens dann keinen EH mehr, wenn ich ihn erreiche, da das SL vorher verdampft ist. Sollte aber das SL nicht innerhalb der Lebensdauer des Universums verdampfen, so endet das Universum inklusive EH an dem Zeitpunkt, an dem ich den EH erreiche. In beiden Fällen gibt es keine Eigenzeit hinter dem EH.

Habe ich das jetzt richtig geschlussfolgert?
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Letzte Änderung: von Christof_72.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 11 Dez 2017 23:45 #24234

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Ja und nein, da sind einige Sachen nicht richtig, wobei vieles zu trifft.
Eine Eigenzeit ist immer gegeben. Sobald 2 etwas hast, welche sich auch noch austauschen wird es bei solchen Objekten sehr viel Schwierigkeiten geben, zwischen zeitlichen Ablauf, der ist nicht Linear. Ja der eine wird dem anderen beim Vergehen zu sehen können. Die Hawking-Strahlung ist auch mir sehr Spekulativ, und so wie es beschrieben wird, ist es nicht der Inhalt des Lochs wo dampft sondern eher die Atmosphäre dieses, Ups..... ich hoffe das verwirrt nicht, also das Loch selbst ist es nicht wo etwas abgibt sondern dessen Oberfläche, also das uns Bekannte Ereignishorizont, ich bin eher der Meinung das es einfach der Beschleunigung entkommen ist was rein fallen sollte, eine Art "swing by Manöver" deiner Teilchen, wird schwer das diese Löcher verdampfen, eher fallen die alle ineinander.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 11 Dez 2017 23:46 #24235

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Ob es richtig war, kann ich nicht sagen. Auf jeden Fall originell und anregend.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 00:36 #24238

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Interessantes Experiment, aber wie soll das mit dem Looping klappen, wenn es ab dem EH (in eine Richtung also zum Zentrum hin), nur noch eine Dimension gibt und diese nur nach vorwärts geht. Laut Film gilt ja vor dem EH 3 Raumdimensionen (vor und zurück) + 1 Zeitdimension (nur nach vorne), ab dem EH vorzeichen umkehrung (plus/minus vertauschung) somit nur eine Raumdimension (Richtung Zentrum SL) und die Zeitdimensionen alle Freiheitsgrade (vorwärts und rückwärts).

Bei einem Looping, vom EH in Richtung Zentrum würde man sich doch zur Hälfte weg vom Zentrum, sich also nen Halbkreis (innerhalb des SL) zurück bewegen. Das ist aber "nicht erlaubt oder "nicht definiert". Zumindest sagt uns das die Mathematik, nur was sagt uns die Wirklichkeit? Kann man in der Raumdimension nicht zurück gehen, weil die Gravitationskraft vom SL so stark ist, dass man keine Kraft aufbringen kann um zurück in Richtung EH zu klettern?

Abgesehen davon würde mich mal interessieren wie ich im SL die Freiheitsgrade der Zeit be(nutzen) kann ?
Wie bewegt man sich denn denn willentlich in der Zeit.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 00:51 #24241

Sorry, hab's vielleicht nicht ganz klar geschrieben. Es ist so gemeint: Der Startpunkt ist ausserhalb vom EH. Egal wie weit weg. Ich editiere das mal entsprechend oben.

Der Startpunkt kann auch eine Milliarde Lichtjahre entfernt liegen vom SL. Oder 17,5 Mal der Radius vom schwarzen Loch. Ist völlig egal. (Das mit dem "Looping" ist nur als witzige Umschreibung dafür gedacht, dass das eine dem anderen hinterherfällt.)

Ich rede also nur von den "normalen" Dimensionen, wie wir sie kennen. Ich gehe mit meinem Gedankenexperiment nur bis zum EH und nicht weiter. Entweder das SL verdampft und die Eigenzeit geht weiter in den "normalen" Dimensionen, weil der EH verschwunden ist. Oder das SL verdampft nicht rechtzeitig, aber dann hört das Universum auf zu existieren, wenn ich am EH angekommen bin. Dann endet gleichzeitig die Existenz des EH und die Existenz des Beobachters.

Über Dimensionsvertauschungen muss man dann gar nicht mehr reden. Ich glaube das ist nur so ein Witz, den sich Theoretiker gerne gegenseitig erzählen.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 01:01 #24242

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Ahh ok, vor dir gab es nix, und direkt nach dir endet auch das Universum.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 10:50 #24245

Das ist ein schönes Gedankenexperiment; im ersten Moment dachte ich sogar es enthielte ein Paradoxon das sich aber leicht lösen lässt. (Wie kann es sein das Beobachter 1 tiefer fällt als Beobachter 2 und dessen Tod beobachten kann?)

Die gravitative Zeitdilatation muss dafür sorgen das der Altersunterschied immer größer wird (Blauverschiebung; Zeitraffer)
Wenn Beobachter 1 den Tod seines Kollegen beobachten kann bedeutet das das dieser auch in seiner Eigenzeit; seinem lokalen Bezugssystem den EH niemals zu Lebzeiten erreichen kann. Der EH kann eigentlich dieser Logik nach nicht nur eine Koordinatensingularität sein die sich durch Wechsel des Bezugssystems einfach auflösen lässt.

Ich bin echt gespannt wie sich der Widerspruch lösen lässt.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 10:59 #24246

Christof_72 schrieb: Im Film erklärt Andreas Müller die Blauverschiebung, die ich als Fallender beim Blick zurück beim einfallenden Licht bemerke. Ich beobachte, wie sich das Universum immer schneller seinem Ende nähert und vergeht. (Immer vorausgesetzt dass ich es bis zum EH durchstehe. Ich könnte zum Beispiel ein intelligentes außerirdisches Spaghetti-Bakterium aus Quark-Gluonen Plasma sein, das kein Problem mit Spaghettisierung oder Grilleffekten hat).


Huhu,

ich bin hier wirklich ganz sicher, dass Andreas Müller in diesem Punkt irrt, oder sich sehr mißverständlich ausgedrückt hat. In deinem Gedankenexperiment erleben die beiden Fallenden keine Blau- sondern eine Rotverschiebung des Universums. Denn sie fallen frei ins SL.
Die Blauverschiebung erlebt man dann, wenn man am Horizont eine "stabile Position" (das ist heikel, sowas muss man erstmal definieren, denn über Höhe funktioniert das nicht) einnimmt. Praktisch ist das sogar ganz und gar unmöglich, weil Rotation kurz über dem EH nicht mehr ausreicht, um mit der Fliehkraft der Gravitation entgegen zu wirken (man bräuchte überlichtschnelle Rotationsgeschwindigkeiten) - es bleiben also nur Impulsantriebe, die irgendwas um die 1000g erzeugen müssten (oder eine Kombination). Aus so einer Position herraus nimmt man dann eine Blauverschiebung wahr. Bei 1000g ist hoffentlich auch klar, warum. ;-)

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Letzte Änderung: von LeseSalamander.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 13:57 #24251

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Merilix schrieb: .... Der EH kann eigentlich dieser Logik nach nicht nur eine Koordinatensingularität sein die sich durch Wechsel des Bezugssystems einfach auflösen lässt.
Ich bin echt gespannt wie sich der Widerspruch lösen lässt.

Doch das kann es wohl...vor Ort gibt es kein Ereignishorizont... das ist besser wie mit Töten es zu vergleichen, da es sich komisch schreibt.
Das ist auch analog zu Energie, diese ist auch erst da wenn es eine Differenz gibt, obwohl die davor auch da war, nur jetzt auf einmal löst sich diese auf nur weil ein Partner dazu gekommen ist oder weg genommen wurde. Also am Beispiel der Temperatur du hast 37.5°C und die unmittelbare Außentemperatur beträgt 37.5°C ist dir kalt oder warm?

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 17:43 #24263

LeseSalamander schrieb: ich bin hier wirklich ganz sicher, dass Andreas Müller in diesem Punkt irrt, oder sich sehr mißverständlich ausgedrückt hat. In deinem Gedankenexperiment erleben die beiden Fallenden keine Blau- sondern eine Rotverschiebung des Universums. Denn sie fallen frei ins SL.
Die Blauverschiebung erlebt man dann, wenn man am Horizont eine "stabile Position" (das ist heikel, sowas muss man erstmal definieren, denn über Höhe funktioniert das nicht) einnimmt.


Das wäre schade, weil dann meinem kleinen Gedankenexperiment die Grundlage entzogen wird.

Andreas Müller beschreibt in dem Video den freien Fall, er erwähnt an keiner Stelle eine Schubdüse oder eine stabile Umlaufbahn. Deshalb würde es mich wundern, wenn er sich bei der Blauverschiebung irren würde. Ich habe leider bisher keine andere Quelle zu dem Thema Blauverschiebung gefunden. Wenn du dir so sicher bist: Hast du eventuell eine Quelle für mich? So etwas in dem Kaliber Hawking oder Kip Thorne?

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Letzte Änderung: von Christof_72.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 18:02 #24266

Ich habe meine Haltung zu SLs im wesentlichen anhand der kurzen Geschichte der Zeit von Hawking entwikckelt. Und ich meine, dass er auch die Rotverschiebung aus Sicht des fallenden Astronauten erwähnt. Aber dafür kann ich jetzt gerade meine Hand nicht ins Feuer legen.

Eine andere Art sich dem Problem anzunähern wäre es, sich im Gravitationspotential eines realen Planeten umzusehen. Nehmen wir die Erde. Wenn du hier stehst und einen Blick auf die Sterne riskierst wirst du feststellen, dass deren Licht leicht Blau verschoben ist - sowohl durch das Gravitationspotential der Sonne, als auch das der Erde. Allerdings ist das im Vergleich zur Rotverschiebung aus der Expansion bzw. Rot und Blauverschiebung aus Eigenbewegung ziemlich unbedeutend. (die Erde sowieso, bei der Sonne ist es ein wenig besser)
Aber wir sind hier in einer konstanten Höhe zum Massezentrum sowohl der Erde als auch der Sonne unterwegs. Und in diesem Zusammenhang bemerkenswert ist, dass die Blauverschiebung gleichermaßen für Strahlung aus allen Richtungen gilt. Schau dir mal an, warum das so ist. Und dann probier mal aus, was passiert, wenn du auf die Erde zufällst, ohne in Rotation zu gehen. Was passiert dann mit einem Lichtsignal konstanter Frequenz, das von hinten kommt? Was mit einem von vorne oder der Seite? Inwieweit lässt sich das auf ein SL übertragen, wenn man die Masse größer macht? :-)

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Letzte Änderung: von LeseSalamander.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 20:17 #24274

@Lesesalamander,
Rotverschiebung wegen freien Fall?
Nun, an den Aspekt hatte ich noch nicht gedacht. Da käme ja eine Längenkontraktion in Fallrichtung hinzu. Aber ich bin auch noch nicht davon überzeugt. Wir haben es hier mit zwei gegeneinander wirkenden Effekten zu tun. Blauverschiebung (+Längenexpansion) aufgrund des Gravitationspotentials vs Rotverschiebung (+Längenkontraktion) aufgrund der Geschwindigkeit. Welcher Effekt überwiegt kann wohl nur eine Rechnung zeigen; Beide müssen jedenfalls extrem sein.

@Christof_72
Ich habe noch nicht ganz aufgegeben ;)

@Chris,
Deinen Vergleich verstehe ich leider nicht; vieleicht haben wir eine unterschiedliche Vorstellung über den EH?
In meiner Vorstellung gibt es den; jedoch nicht "vor Ort" weil die frei fallende Materie den Ort nie erreicht.

Das ein Teilchen einfach so nach Innerhalb des Rs gelangen kann (weil es den EH garnicht bemerkt) erscheint mir wie eine Verletzung des Relativitätsprinzips wonach die Physik nicht von der Wahl des Bezugssystems abhängig sein kann. Hiermit habe ich größte Schwierigkeiten.

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Letzte Änderung: von Merilix.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 12 Dez 2017 23:19 #24292

Merilix schrieb: Welcher Effekt überwiegt kann wohl nur eine Rechnung zeigen; Beide müssen jedenfalls extrem sein.


Habe bisher argumentiert, dass Photonen weniger lange unterwegs sind, und deswegen die Gravitationsbeschleunigung weniger wirkt. Das scheint falsch zu sein. Meine Rechnung sieht irgendwie so aus, als würden sich die Effekte einfach rauskürzen... Also Rot- und Blauverschiebung heben sich einfach gegenseitig auf. :-|

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 13 Dez 2017 00:11 #24297

Ausrechnen kann ich das leider nicht (soll heißen bisher nicht).
Aber ein Gedanke: Es gibt einen Druck > 0 an jedem Punkt um den EH herum. Das heisst die Teilchen fallen nicht gerade in Richtung der gedachten Singularität, es gibt Stöße, Streueung, Chemie, radioaktiver Zerfall... Ich denke dann kann es sich nicht ganz genau aufheben.
Ich frage mich gerade, ob der Druck beim Fall steigt oder fällt. Beim Vorläuferstern ist es ja klar, aber wie sieht es in der Eigenzeit Richtung EH aus?

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Letzte Änderung: von Christof_72.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 13 Dez 2017 14:54 #24320

... Ergänzung:

Und wenn ich beim Sturz Richtung EH nur noch eine Planck-Länge vom EH entfernt bin, was sehe ich vor mir? Da ich immer noch ein außenstehender Beobachter bin, muss es für mich so aussehen, als ob die gesamte Masse, die sich seit Entstehung des SL Richtung EH bewegt hat, in der Hülle zwischen mir und dem EH befindet... Dicke der Hülle ist 1 Planck-Länge und kann mehrere Sonnenmassen enthalten, wenn das SL z.B. an einem Begleiter gesaugt hat.
(Ich ignoriere gerade, dass wir spätestens hier ART und QM zusammenbringen müssten, das ist eher just for fun...)

Ich weiß nicht, ob die Gesetze der Physik bei dieser extremen Raumkrümmung noch genauso anwendbar sind, wie man es gewohnt ist. Aber ganz naiv gedacht stelle ich mir vor, dass dort ganz schön was los ist, also extreme Druck- und Temperaturverhältnisse vorliegen.

Wenn's dort nur noch Ruhemasse-0-Teilchen gibt, dann könnten die ungehindert weiterfliegen. Wenn ich in diesem Fall davon ausgehe, dass bei der Zerstrahlung von Materie die Strahlung isotrop verteilt worden ist, dann konnte nach der Zerstrahlung immerhin ein Teil entkommen.

Jetzt muss ich mir nur noch ein Reflexionsgesetz für den EH herbeiphantasieren... wie ist das bei unendlicher Raumkrümmung, hmmm... geometrisch nicht so leicht vorstellbar. Und ohne eine QM, die die Gravitation berücksichtigt, wissen wir nicht, was mit den Wellen am EH passiert.

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Letzte Änderung: von Christof_72.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 13 Dez 2017 16:28 #24326

Christof_72 schrieb: Und wenn ich beim Sturz Richtung EH nur noch eine Planck-Länge vom EH entfernt bin, was sehe ich vor mir? Da ich immer noch ein außenstehender Beobachter bin, muss es für mich so aussehen, als ob die gesamte Masse, die sich seit Entstehung des SL Richtung EH bewegt hat, in der Hülle zwischen mir und dem EH befindet... Dicke der Hülle ist 1 Planck-Länge und kann mehrere Sonnenmassen enthalten, wenn das SL z.B. an einem Begleiter gesaugt hat.

Hier gehen unsere Vorstellungen etwas auseinander. Ich denke du übersiehst da eine Kleinigkeit ;)

Ich will das mal an folgendem Beispiel verdeutlichen:
Stell dir vor, du hättest ein Schwarzes Loch in der Größe einer Murmel und der Masse der Erde. Jetzt lass nacheinander 330000 Objekte mit der Masse der Erde darauf fallen. Was passiert mit dem EH? Wo befindet sich die zusätzliche Materie?

Viele Grüße
Merilix

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Letzte Änderung: von Merilix.

Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 13 Dez 2017 17:08 #24329

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Merilix schrieb: Wo befindet sich die zusätzliche Materie?

Auf der Oberfläche oder irgendwo darunter. Das spielt keine Rolle, denn innerhalb des Schwarzschildradius ist der Ort nicht mehr variabel, aber dafür die Zeit. So habe ich jedenfalls die "Umkehrung" verstanden. Ist der Ort quasi "egal"? * unsure *

PS: Oder anders, so wie…

Thomas schrieb: Ich vermute, er hat damit gemeint, dass Energie permanent ins SL strömt. Materie umgewandelt in Energie, denn Materie ist ab dem EH in Energie umgewandelt. Materie, in Form von Elementarteilchen gibt es dort nicht mehr. Ab dem EH strömt nur noch Energie ins Zentrum.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 13 Dez 2017 19:54 #24347

Merilix schrieb: Stell dir vor, du hättest ein Schwarzes Loch in der Größe einer Murmel und der Masse der Erde. Jetzt lass nacheinander 330000 Objekte mit der Masse der Erde darauf fallen. Was passiert mit dem EH? Wo befindet sich die zusätzliche Materie?


Die zusätzliche Materie kann vom Beobachter noch immer beobachtet werden. Weil die fallende Materie eine Temperatur > 0 hat, strahlt sie isotrop. Die Strahlung sehe ich von außen rotverschoben. Die Rotverschiebung nimmt immer mehr zu, aber das ändert nichts an der Tatsache, dass die Strahlung nach außen gelangen kann.

Ich erhalte also zumindest theoretisch als Beobachter jederzeit noch ein Signal von der fallenden Materie.

Wenn das jetzt wie ein Henne-Ei-Problem für das Wachstum des EH klingt, dann ist das meine Absicht. ;-)

Und in der Eigenzeit des fallenden Teilchens: Kommt der EH zur fallenden Masse oder fällt die Masse auf den EH? Wenn's nur ein kleines Teilchen ist, wie groß ist dann der theoretische Zuwachs vom SR? Den exakte Zeitpunkt des Erreichens vom EH in der Eigenzeit des fallenden Teilchens zu bestimmen, dürfte schwierig werden. Die zusätzliche Masse des Teilchens lässt den SR in einer so winzigen Größenordnung wachsen, die eine quantenmechanische Betrachtung erfordert.

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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 13 Dez 2017 22:48 #24354

LeseSalamander schrieb: ich bin hier wirklich ganz sicher, dass Andreas Müller in diesem Punkt irrt, oder sich sehr mißverständlich ausgedrückt hat. In deinem Gedankenexperiment erleben die beiden Fallenden keine Blau- sondern eine Rotverschiebung des Universums. Denn sie fallen frei ins SL.


Gerade habe ich deinen Einwand auch auf Youtube in einem Kommentar unter dem Video gefunden. Andreas Müller hat darauf geantwortet, ich hoffe ich darf das hier mal reinkopieren:

Urknall Weltall und das Leben
vor 5 Tagen
Lieber Herr Höhmann
Danke für die guten Fragen. Nein die Gravitationsblauverschiebung wird nicht durch den freien Fall von Bob aufgehoben. Es ist ein Effekt des in verschiedenen Höhen unterschiedlich starken Gravitationspotentials, – man könnte auch sagen der unterschiedlichen Raumzeitkrümmung –, die ja zum Loch hin zunimmt.
...
Gruß, Andreas Müller


Daraufhin der Hinweis vom Kommentator auf die Überlagerung mit der Rotverschiebung. Antwort von Andreas Müller:

Lieber Herr Höhmann
Ah, jetzt verstehe ich. Berechtigter Einwand, ja.
Die Effekte aus Blauverschiebung durch Bewegung und Gravitationsrotverschiebung durch das Loch überlagern sich. Das stimmt. Aber am Horizont gewinnt immer das Loch. Deshalb entkommen selbst Lichtstrahlen nicht dem Loch am Horizont, obwohl sie lichtschnell sind.
Das sieht man auch an dem berechneten Rotverschiebungsfaktor in der Kerr-Metrik, der das Geschwindigkeitsfeld eines emittierenden Teilchens enthält.
(Für die Experten, siehe den verallgemeinerten Rotverschiebungsfaktor g in: Müller, A. & Camenzind, M.: Relativistic emission lines from accreting black holes - The effect of disk truncation on line profiles, Astronomy & Astrophysics 413, 861, 2004.)
Gruß, Andreas Müller


Nachrechnen kann ich es leider nicht. Aber wenn das richtig ist, dann ist mein Gedankenexperiment noch nicht vom Tisch, oder?
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Film: Faktencheck - Sturz ins Schwarze Loch 14 Dez 2017 00:21 #24359

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Merilix schrieb: Stell dir vor, du hättest ein Schwarzes Loch in der Größe einer Murmel und der Masse der Erde. Jetzt lass nacheinander 330000 Objekte mit der Masse der Erde darauf fallen. Was passiert mit dem EH? Wo befindet sich die zusätzliche Materie?


Was passiert eigentlich bei "Überfütterung" eines SL?
zB. ein Objekt mit 330000 Erdmassen überfährt ein 9 mm grosses SL... sollte das SL dann nicht übersättigt sein (oder gar kaputt gehen) oder frisst dass SL das übergrosse Objekt von vorne nach hinten einfach auf? (Quasi wie ein Fleichwolf oder Brotschneidemaschine, nur dass halt am Ende Energie rauskommt, die sich im Zentrum des SL sammelt) ?

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