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THEMA: Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen?

Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 14 01. 2020 11:05 #63803

Vor ca. 30 Jahren hatte ich einmal in Spektrum der Wissenschaft ein interessanter Artikel gelesen.
Damals ging es darum, dass das Licht als Massstab der Raumzeitgeometrie betrachtet werden kann.
In etwa so (wenn ich es richtig noch in Erinnerung habe), dass ausserhalb von einem Photonenring, das Weltall ausserhalb bedeutet und das Schwarze Loch innerhalb.
Beim Photonenring wäre aussen und innen auf beiden Seite gleich (das Photon bewegt sich da in der Raumzeit immer geradlinig).
Innerhalb des Photonenring wäre dann das Weltall innen und das schwarze Loch aussen.

Frage: wisst Ihr ob es mit diesem Denkansatz etwas Neues gibt?

Persönliche Anmerkung:
Wenn ich dann richtig verstanden hätte, wäre dann der Ereignishorizont wie ein weisses Loch (Photonen kommen nur heraus, weil ja das Weltall innen ist und das schwarze Loch aussen).
Die Photonen die in ein schwarzes Loch fallen, würden sich dann ja nach aussen betrachtet wie in das unendliche Äussere strahlen (weil ja die Raumzeit sich da auch in die Unendlichkeit dehnt).
Ich vermute dann auch, dass da eine Raumdimension die Eigenschaft von der Zeitdimension tauscht (weil sich das Photon nur in einer Richtung gehen kann wie die Zeit aus unserer Betrachtung).

Ich finde den Ansatz das Licht als Massstab für Raum und Zeit zu verwenden interessant.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 14 01. 2020 11:30 #63805

Rene1obrist schrieb: dass ausserhalb von einem Photonenring, das Weltall ausserhalb bedeutet und das Schwarze Loch innerhalb.

Ganz so ist es nach der Standardmeinung nicht.
Die Grenze ist der Schwarzschildradius rs=2G·M/c².
Der innerste (und einzige) stabile Radius für einen Photonenorbit um ein SL beträgt hingegen 1,5 rs.

Das liegt daran, dass eine tangentiale Geodäte zwar entsprechend gebogen wird, in einem anderen Winkel aber nicht so stark. Ein Photon kann also auch von innerhalb der Photonensphäre noch entkommen, wenn es nur steil genug startet.

Rene1obrist schrieb: Die Photonen die in ein schwarzes Loch fallen, würden sich dann ja nach aussen betrachtet wie in das unendliche Äussere strahlen (weil ja die Raumzeit sich da auch in die Unendlichkeit dehnt).
Ich vermute dann auch, dass da eine Raumdimension die Eigenschaft von der Zeitdimension tauscht (weil sich das Photon nur in einer Richtung gehen kann wie die Zeit aus unserer Betrachtung).

Das Problem ist, dass das Photon im Inneren des SL gar nicht nach außen wandern kann. Ab r < rs ist die radiale Raumdimension zeitartig und nur noch in einer Richtung begehbar. Das hängt allerdings auch von der Zeitdefinition im Inneren ab. Und die Zeit vergeht von innen betrachtet anders als von außen betrachtet.
In der Eigenzeit eines FFO ändert sich allerdings wenig, er fällt beharrlich auf die Zentralsingularität zu, und gleiches gilt für das Licht.

Rene1obrist schrieb: Ich finde den Ansatz das Licht als Massstab für Raum und Zeit zu verwenden interessant.

Dies ist eigentlich der übliche Ansatz. Das Licht verläuft auf Geodäten, das sind die kürzesten Verbindungen von zwei Punkten (Ereignissen).
Starre Körper können zwar "gerader" sein, aber das ist dann eben nicht mehr die kürzeste Verbindung, ein Laserstrahl würde demgegenüber einen gebogenen Weg nehmen. Durch Rotation des "geraden" Objektes kann man aber feststellen, dass es eben nicht gebogen ist, sondern die Geodäte gekrümmt ist.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 14 01. 2020 13:50 #63819

ra-raisch schreibt:
"Das Problem ist, dass das Photon im Inneren des SL gar nicht nach außen wandern kann"

Das verstehe ich, wenn wir den Blickwinkel von aussen haben (also überhalb des Photonenrings).
Ich stellte mich einfach die Frage, ob unterhalb des Photonenring und über dem Ereignishorizont auch aussen und innen vertauscht werden?
Nehme an unterhalb dem Ereignishorizont wird es so oder so schwierig darum würde ich das vielleicht einmal lieber nicht betrachten.

Der oben erwähnte Satz geht also von einem Betrachter aus, welcher innerhalb vom Photonenring ist aber noch oberhalb dem Ereignishorizont. Was ist für Ihn "innen" und was "aussen"?
Falls es so wie ich es damals verstanden hatte, wäre aus seiner Betrachtung das Weltall "innen" und das Schwarze Loch "aussen", wegen der gedehnter Raumzeit. Dann würde er ja sehen, dass das Photon aus dem Inneren des Weltalls kommt und nach aussen in das Schwarze Loch geht.
Natürlich kann das Photon noch entkommen, darum wäre es noch kein richtiges Weisses Loch (jedenfalls bis zum Ereignishorizont) weil es wieder in das Weltall entweichen kann.

Meine Frage ist einfach, wäre für den Beobachter innerhalb des Photonenrings und ausserhalb des Ereignishorizont aussen und innen vertauscht oder ist es unmöglich, dass "innen" und "aussen" vertauscht sein kann?

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 14 01. 2020 15:51 #63822

Rene1obrist schrieb: ).
Ich stellte mich einfach die Frage, ob unterhalb des Photonenring und über dem Ereignishorizont auch aussen und innen vertauscht werden?

Die Grundlagen für ein Weißes Loch sind mir nicht wirklich bekannt. Es handelt sich eher um ein Gedankenspiel mit den Möglichkeiten der Formeln, meine ich.

Üblich wird die Zentralsingularität im Zentrum des SL angenommen und daraus ergibt sich natürlich, dass alles nach innen gezogen wird. Von innen gesehen gibt es "außen" nur wie einen Blick in die Vergangenheit. Aber innen ist die Lebenserwartung sehr kurz, weil das SL so nah ist und jeder Weg dorthin führt. Dies ist die Betrachtung in Eigenzeit eines Beobachters, der ins SL hineinfällt.

Ein zweites Modell ist das des frozen star, bei dem die in ein SL fallenden Partikel wegen der Zeitdilatation wie Schalen erstarren, kurz bevor sie rs erreichen. Sie sollen sogar dort verharren, wenn sich weitere Schalen anlagern, weil die Zeitdilatation sogar diese zusätzliche Gravitation nicht hineindringen läßt, und somit nicht die Formeln für das Innere eines SL zur Anwendung kommen können. Dies ist die Betrachtungsweise von außen.

Was wirklich innerhalb von rs passiert, können wir von außen nie wissen, womöglich gibt es ja gar kein Innen und bei rs endet die Reise, oder innen läuft die Zeit rückwärts, so dass eine anziehende Kraft zu einer abstoßenden wird, aus der Ferne betrachtet.

Letztlich sind von außen betrachtet alle Modelle gleichwertig. Es ist ganz egal, was innen passiert. Im Prinzip sind deratige nicht falsifizierbare Probleme nicht mehr Teil der Physik sondern eher Spekulationen, wie die Frage nach der Ursache des Urknalls, Vielewelten-Theorien etc.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 14 01. 2020 16:49 #63826

Ich denke ich kann meine Gedanken nicht so gut niederschreiben. Vielleicht war es auch mein Fehler, dass ich einen Bereich unterhalb vom Ereignishorizont angesprochen hatte.

Die Frage geht in die Richtung ob man die Vorstellung was ist «innen» was ist «aussen» aufgeben müssten gleich wie ein geozentrisches Weltbild (also ähnlich wie alle Orte sind gleich das auch «aussen» und «innen» gleich ist)?

Bei dieser Betrachtung müssen wir nicht unter den Ereignishorizont gehen, bei welchem so oder so niemand sagen kann was dort ist.

Meine Betrachtung betrifft nur den Bereich zwischen Photonenorbit und Ereignishorizont (also das wäre dann 1 rs bis 1.5 rs).
Da hat ja noch ein Photon die Möglichkeit uns Information zu übertragen, wenn es im richtigen Winkel fliegt.

Ich stelle mir vor wie ich an folgenden drei Punkte das Weltall und das Schwarze Loch sehe (also wenn ich mit meinem Raumfahrzeug nur ein Sektor betrachten kann also darüber fliege):

1) Grösser als 1.5 rs also ausserhalb von dem Photonenorbit:
- Nehme an da sehe das Schwarze Loch bzw. Ereignishorizont noch «konkav» und das Weltall «konvex »
2) 1.5 rs also Photonenorbit:
- Nehme an da wäre dann das Schwarze Loch bzw. Ereignishorizont und auch das Weltall «flach» also als ob ich über eine unendliche Fläche fliegen würde
3) Grösser als 1 rs aber kleiner als 1.5 rs:
Da frage ich mich was ich da sehen werde ein «konvexes» Schwarze Loch bzw. Ereignishorizont und ein «konkaves» Weltall?

Also meine Frage ist eigentlich die Betrachtung «3». Falls ich das Weltall «konkav» sehen sollte, wäre es ja dann eine Kugel über einem unendlich dunklen Ereignishorizont. Was ja dann eine Umkehr von «innen» und «aussen» bedeutet.
In normaler Ansicht sieht man ja eine Schwerkraftsenke immer als ein Trichter. Möglicherweise verhindert aber gerade dieses Modell die Vorstellung das der Raum ja immer mehr gedehnt wird und so grösser wird in die Nähe des Ereignishorizonts.
Wenn ja ein Photon im Infrarot Bereich verwende und die Länge seiner Welle als Massstab nehme, wird er doch immer weiter verkürzt Beispiel bis zu Röntgenstrahlung. Dann könnte ich doch mehr Photonen hintereinander stellen bis ich auf die Wellenlänge von vorher komme. Nehme an dann habe ich doch auch mehr Raum dazwischen oder bin ich da falsch?

* Mir ist bekannt das ich weder ein Schwarzes Loch bzw. Ereignishorizont sehen kann einfach nur ein Schatten (ist nicht so wichtig bei meiner Betrachtung) man könnte auch sagen das fehlende Weltall

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 14 01. 2020 19:38 #63836

Ich verstehe....aber das weiß ich nicht, na mal sehen:

Ich gebe nur zu bedenken, dass das gleiche "sehen" nicht gleichbedeutend mit "das Gleiche" ist. Selbst wenn das eine so aussieht wie das andere, gibt es Unterschiede hinsichtlich der Anziehungskräfte etc. Das Potential sinkt nur in einer Richtung, ganz egal wie es aussieht.

Ich habe auch Zweifel, ob es gleich aussieht. "Von innen" gesehen gibt es kein schwarzes Loch im Bild von der Außenwelt, egal wo sich der Beobachter befindet, selbst innerhalb von rs. Eher sieht er einen schwarzen Rand, der das Bild umgibt. Also ziemlich komplementär zu dem Bild, das jeder Beobchter vom SL hat. Naja der schwarze Rand ergibt sich wohl erst innerhalb der Photonensphäre oder doch erst ab rs(?), solange er keinen größeren Blickwinkel als 180° beobachtet.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 16 01. 2020 20:40 #63964

Falls sich die Geometrie von „innen“ und „aussen“ wechseln würde hätte man ja kein Problem mit der Überlegung einer Singularität Im Schwarzen Loch weil dann Diese nicht mehr im Schwarzen Loch wäre sondern in einer Kugel welche den Rest des Universum beinhaltet und sich immer weiter einem Weissen Loch annähert. Je weiter man sich dem Ereignishorizont nähert und das in einen unendlich grossen dunklen Raum Eingebetet welches einmal ein Schwarzes Loch war in einer anderen Betrachtung. Interessant ist das man diesen Bereich ja noch untersuchen kann weil der Ereignishorizont noch nicht überschritten ist.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 16 01. 2020 20:58 #63965

Ich verstehe Deine Überlegung ungefähr.

Rene1obrist schrieb: Interessant ist das man diesen Bereich ja noch untersuchen kann weil der Ereignishorizont noch nicht überschritten ist.

Naja .. schwierig....je näher man kommt, desto höher die erforderliche Fluchtgeschwindigkeit. Und die Zeit vergeht immer langsamer.
Optisch sieht man ja ab einem Radius von 1,5 rs nichts mehr. Dort kann Licht zwar noch entkommen, aber es muss im entsprechenden Winkel abgestrahlt werden.
In diesem Bereich beträgt die Shapiroverzögerung bereits
σ²=1-rs/r=1/3 also c" ≈ 100000 km/s

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 16 01. 2020 21:23 #63966

Zugegeben es ist schwierig aber nicht unmöglich. Ebenfalls sollte es da noch nicht allzu exotisch sein. Schade werden Schwarze Löcher immer als Trichter dargestellt. Andere Modelle gäben da vielleicht andere Perspektiven. Ob diese Modelldarstellung möglich wäre für mich schon interessant.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 16 01. 2020 21:28 #63967

Das Problem ist ja auch die Entfernung bis zum nächsten.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 17 01. 2020 08:49 #63980

Bleibt uns also nur ein Modellvergleich (Eines was immer beschrieben wurde und Eines was ich einmal in den 80er Jahre hörte und so verstanden hatte).

Mir ist beim Trichtermodell der Raumzeit so oder so nicht klar, wieso dort jemals etwas in die Singularität gelangen sollte. Nehme an das sich die Teilchen an der Trichterfläche entlang bewegen und nicht direkt ins Zentrum fallen.
Da aber die Trichterfläche unendlich nach unten verbogen und gedehnt wird, kann doch ein Teilchen nie in die Singularität gelangen (unendlich weiter Weg nach unten).
Wenn Nichts da rein fällt sollte eine Singularität gar nie entstanden sein.

Würde ja dem Modell «innen aussen vertauscht» entsprechen, welches ja keine Singularität hätte im Schwarzen Loch. Die Frage ist nur ob diese Modellvorstellung auch gehen würde als Alternative zum üblichen Trichtermodell oder vielleicht sogar besser wäre (fehlende Singularität)?
Dieses Modell wäre nicht Lineare, sondern wäre gebrochen am Photonenring.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 17 01. 2020 11:14 #63986

Rene1obrist schrieb: Wenn Nichts da rein fällt sollte eine Singularität gar nie entstanden sein.

Ja, das ist schon richtig. Das ist das Modell des Frozen Star. Wenn etwas "ins" SL fällt, bleibt es kurz vor rs stecken, weil die Zeitdilatation keine Zeit mehr vergehen läßt. Damit bilden die Teichen Schalen, die auch bestehen bleiben, wenn sich weitere Schalen anlagern. Es gibt dann keine Zentralsingularität. Das ist "unsere" Scihtweise von außen.

In Eigenzeit des Teilchens kann man das aber auch berechnen, zB mit Kruskal Szekeres Koordinaten. Dabei ergibt sich unter Annahme einer Zentralsingularität, dass jedes Teilchen innerhalb kurzer Eigenzeit auch dort landet. Die Annahme der Zentralsingularität ist dann natürlich auch sinnvoll. Es genügt ja zunächst eine Masseansammlung beliebiger gleichmäßiger Verteilung innerhalb einer Kugel. Diese muss sich dann genauso bis zu einem Punkt zusammenballen.

Allerdings ist mein Einwand, dass wir nicht wissen, ob die Eigenzeit bei rs überhaupt weiter läuft. Wenn sie weiterläuft, dann ist das alles richtig, auch wenn es für unsere Maßstäbe außerhalb von rs nie Realität wird, beobachtbar ist es von außen sowieso nicht. Das ist wie bei einem Toten, der in Eigenzeit beliebig weiter leben könnte, wenn die Uhr eben noch ticken würde. In Eigenzeit kann man das gar nicht feststellen, wenn die Uhr stehen bleibt.

Weiterhin wissen wir gar nichts über den Innenraum eines SL, die Gleichung aus der ART basiert allein auf den Verhältnissen außerhalb und ist innerhalb auch nur mit Kunstgriffen anwendbar bzw zu interpretieren. Die Formel von Schwarzschild basiert sowieso auf einer Zentralsingularität, wenn man sie im Inneren anwenden will. Auch beim Raum des Innenraums wird einfach unterstellt, dass sich dieser aus den äußeren Abmessungen ergeben soll.

Eine weitere Lösung für einen stationären Beobachter im Inneren ist mir nicht bekannt, aber ein stationärer Beobachter im Inneren ist in Eigenzeit nicht zulässig, dazu müßte er schneller als das Licht gegen die Gravitation ankämpfen. Das wird schön durch das River Modell verdeutlicht. Unmittelbar bei rs genügt die Lichtgschwindigkeit gerade noch, um ein Hineinfallen zu verhindern, weiter innen nicht mehr.

Es gibt also von weiteren Varianten abgesehen diese beiden Lösungen, die sich ohne weitere Annahmen aus den Verhältnissen ergeben, die uns von außen sichtbar sind. Letztlich spielt es physikalisch überhaupt keine Rolle, was innen passiert, solange wir nicht hineinfallen.

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 18 01. 2020 15:59 #64055

Gerade bei Camenzind gefunden (Seite 30)
www.lsw.uni-heidelberg.de/users/mcamenzi/HD_LambdaCDM.pdf

Schwarze Löcher sind echte Löcher im Raum! ⇒ Λ > 0 ?

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 25 01. 2020 20:10 #64400

Wie kann man den ein eingefroren Stern haben? Licht hat doch immer Lichtgeschwindigkeit aber ich frage mich ob das Licht überhaupt jemals eine Singularität erreichen kann, weil ja die Raumzeit ins unendliche gedehnt wird und ein Photon immer mit Lichtgeschwindigket unterwegs ist. Wenn das Licht nie da ankommen kann, kann auch sonst kein Teilchen je dort angekommen sein also gibt es ja keine Singularität. Wenn aber Alles von Innen nach aussen gekehrt wird, könnte sich das Licht unendlich weiterbewegen, weil dann die Singulatität durch ein unendlich weiten Horizont ausgewechselt wird. Wäre das nicht das was ein Teilchen sehen würde?

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Photonenring um schwarzes Loch wird aussen innen und innen aussen? 25 01. 2020 20:29 #64402

Es gibt das Modell des frozen star, das ist unsere Sichtweise eines SL von weit draußen gesehen:

Ein Teilchen und auch das Licht wird immer langsamer, je näher es rs kommt. rs wird nie erreicht.

Ein Teilchen erlebt diese Zeitdilatation allerdings nicht als solche. Es mag zwar sein, dass weiter draußen die Zeit viel schneller vergeht, aber das Teilchen misst eine Sekunde seiner eigenen Zeit als eine Sekunde. Und in dieser eigenen Zeit fällt es immer schneller auf rs zu. Zusätzlich zur Zeitdilatation ist zwar auch der Raum gedehnt. Das Teilchen bewegt sich aber immer schneller und erlebt daher eine Raumkontraktion. Das Teilchen wird also gar nichts besonderes erleben außer den Gezeitenkräften und auf rs zufliegen und womöglich weiter bis zur Zentralsingularität.

Von außen sieht man das aber nicht, man sieht nur, wie das Teilchen auf Ewigkeit kurz vor rs stecken geblieben ist. Und mit "sehen" meine ich, dass es tasächlich noch dort ist. Wirklich sieht man es nicht mehr, weil Licht auch nicht mehr zurückkommt oder nur noch extrem stark rotverschoben.

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