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THEMA: Gravitationsfeld von schwarzen Löchern

Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 16 Dez 2015 13:33 #1626

Warum wirken überhaupt schwarze Löcher außerhalb dem Schwarzschild-Radius gravitativ? Dafür müssen sich doch etwaige Gravitonen mit der Überlichtgeschwindigkeit bewegen, damit sie das schwarze Loch verlassen können? Wie können Gravitationsinformationen das schwarze Loch verlassen?

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 16 Dez 2015 14:29 #1629

gute Frage! Es gibt tatsächlich immer noch Wissenschaftler, die sich mit Gravitonen, also den WW - Teilchen der Schwerkraft beschäftigen. Bisher konnte man diese jedoch nicht nachweisen. Ist auch nicht verwunderlich, wenn man sich vor Augen führt, daß die Schwerkraft als eine echte Kraft gar nicht existiert. Was uns wie die Schwerkraft erscheint, ist eine Folge der Existenz der Masse und der damit verbundenen Raumzeitkrümmung, die durch diese Masse herbeigeführt wird. Diese Raumzeitkrümmung bewirkt, daß ein ebenfalls massebehafteter Probekörper in das Massenzentrum hinein beschleunigt wird. Wenn man aus dem Flugzeug springt, merkt man das sofort. Nur die Luftreibung verhindert, daß man dabei immer schneller wird. Und wenn wir nicht rechtzeitig am Fallschirm ziehen, wird es ungemütlich, vor allem dann wenn uns die Oberfläche der Erde mit dem elektromagnetisch verursachten Zusammenhalt ihrer Krustenmaterialien aufhält. Eine Beschleunigung erfährt ein massebehafteter Körper, wenn eine äußere Kraft auf ihn wirkt. So haben wir das in der Schule gelernt, Newton`s zweites Gesetz. Und deshalb meinen wir, daß es für die Gravitation eben auch so eine Kraft geben sollte, nämlich die Gravitationskraft. Aber hier ist es eben so, daß die Masse die Raumzeit krümmt und diese Krümmung dazu führt, dass Massen dieser Krümmung folgen und gegen das Zentrum hin beschleunigt werden. Und dies ist auch der Grund, warum aus einem schwarzen Loch keine Gravitonen als Kraftvermittler herauskommen müssen. Das SL krümmt die Raumzeit um sich herum und das weit über die Schwarzschilkugel hinaus. Im Prinzip unendlich weit, nimmt aber quatratisch mit der Entfernung ab.

Ich weiß, daß das nicht leicht zu verstehen ist, aber das ist im Wesentlichen der Inhalt der Allgemeine Relativitätstheorie

viele Grüße
Thomas

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 16 Dez 2015 14:47 #1631

Thomas schrieb: Ich weiß, daß das nicht leicht zu verstehen ist, aber das ist im Wesentlichen der Inhalt der Allgemeine Relativitätstheorie

viele Grüße
Thomas


Das ist sogar so schwer zu verstehen, dass du selbst es nicht verstanden hast, denn du solltest wissen, dass sogar das Licht, also ganz und gar masselose Photonen dieser Raumkrümmung folgen.

So, jetzt erklär das mal mit deinem Erklärmodell, dass sich nur auf Massen bezieht.

Grüße
Udo

Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert
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Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 17 Dez 2015 00:21 #1641

@ Thomas:

Ja, es ist richtig, dass die Gravitonen bisher nicht nachgewiesen sind. Aber ihre Eigenschaften wurden doch vorhergesagt. Nämlich, dass sie masselos sind und demzufolge sich mit der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Jetzt nach meiner Logik, sollte man die Suche nach solchen Teilchen (Gravitonen) aufgeben, wenn man wusste, dass schwarze Löcher außerhalb ihres Schwarzschild-Radius‘ gravitativ wirken. Denn dies impliziert indirekt, dass sich die Gravitonen in der gekrümmten Raumzeit mit der Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Ansonsten könnten die Gravitonen das schwarze Loch gerade wegen der Krümmung der Raumzeit nicht verlassen.

Und nun lass uns die Gravitonen erstmal komplett wegdenken und nur anhand der klassischen Feldtheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie an der Sache herangehen. Wenn schwarze Löcher außerhalb ihres Schwarzschild-Radius‘ gravitativ wirken, sollte es theoretisch möglich sein, mithilfe der etwaigen Gravitationswellen Informationen zu gewinnen, die uns etwas über Verläufe innerhalb der schwarzen Löcher verraten. Und das steht für mich im Widerspruch zu der allgemeinen Aussage, dass man nie etwas von Vorgängen innerhalb eines schwarzen Lochs erfährt. Darüber hinaus besagt die Allgemeine Relativitätstheorie, dass sich die Gravitationswellen höchstens mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Und da landen wir gleich wieder bei einer ähnlichen Frage. Nämlich: Wie können die Gravitationswellen trotzt der Krümmung der Raumzeit das schwarze Loch verlassen und sich ausbereiten? Entweder die Krümmung der Raumzeit gilt nicht für die Gravitationswellen, oder die Gravitationswellen breiten sich in der gekrümmten Raumzeit mit der Überlichtgeschwindigkeit aus. Beide Aussagen stehen meines Erachtens im Widerspruch zur Allgemeinen Relativitätstheorie.

VG, Kaveh

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 17 Dez 2015 08:00 #1643

Kaveh_Malekian schrieb: Und nun lass uns die Gravitonen erstmal komplett wegdenken und nur anhand der klassischen Feldtheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie an der Sache herangehen. Wenn schwarze Löcher außerhalb ihres Schwarzschild-Radius‘ gravitativ wirken, sollte es theoretisch möglich sein, mithilfe der etwaigen Gravitationswellen Informationen zu gewinnen, die uns etwas über Verläufe innerhalb der schwarzen Löcher verraten. Und das steht für mich im Widerspruch zu der allgemeinen Aussage, dass man nie etwas von Vorgängen innerhalb eines schwarzen Lochs erfährt. Darüber hinaus besagt die Allgemeine Relativitätstheorie, dass sich die Gravitationswellen höchstens mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Und da landen wir gleich wieder bei einer ähnlichen Frage. Nämlich: Wie können die Gravitationswellen trotzt der Krümmung der Raumzeit das schwarze Loch verlassen und sich ausbereiten? Entweder die Krümmung der Raumzeit gilt nicht für die Gravitationswellen, oder die Gravitationswellen breiten sich in der gekrümmten Raumzeit mit der Überlichtgeschwindigkeit aus. Beide Aussagen stehen meines Erachtens im Widerspruch zur Allgemeinen Relativitätstheorie.


Wieso nimmst Du an, dass sich in Inneren von Schwarzen Löchern erzeugte Gravitationswellen, das Schwarze Loch auch verlassen können?

Selbst wenn man von einem Schwarzen Loch ausgehende Gravitationswellen messen könnte, dann könnten die auch von durch das Schwarze Loch beschleunigten Massen stammen, die sich (noch) außerhalb des Schwarzen Lochs befinden.

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 17 Dez 2015 10:41 #1645

@ ClausS

Ob sich definitiv in Inneren von Schwarzen Löchern Gravitationswellen erzeugen, kann ich nicht beantworten. Aber worauf ich hinaus wollte, ist Folgendes: Wenn man akzeptiert, dass die Raumzeit durch die Materie in Inneren von Schwarzen Löchern gekrümmt wird, dann kann man die Existenz der Gravitationswellen überprüfen, die in gleicher Weise aus der Materie „innerhalb“ eines schwarzen Lochs imitiert werden. So wäre es theoretisch möglich, Informationen von Inneren eines Schwarzen Lochs zu gewinnen, was bisher als unmöglich gehalten wird.

Und nun mal nur gedanklich, wenn in Inneren von Schwarzen Löchern Gravitationswellen erzeugt würden, wie würde ihre Ausbreitung aussehen?

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 17 Dez 2015 13:07 #1647

Also schön der Reihe nach. Gravitationswellen sind ihrer Natur nach Erschütterungen der Raumzeitgeometrie. D.h., daß ein gravitativ wirkendes System Energie verlieren muß, damit es diese Erschütterungen geben kann. Wie kann ein schwarzes Loch aus sich heraus Energie verlieren und nach aussen abgeben? Mir fällt da nur die Hawkingstrahlung ein, ein theoretisches Gebäude, das in der Physikergemeinde weitgehend akzeptiert wird, dessen Existenz aber bisher nicht nachgewiesen ist. Der Effekt ist auch sehr klein und wirkt sich auch erst in hunderten von Milliarden Jahren aus.
Aber es gibt einen indirekten Nachweis von Gravitationswellen. Man stelle sich zwei Neutronensterne vor, die als enges Paar um den gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Einer der Neutronensterne ist ein Pulsar, der uns die Freude macht, daß sein Puls, ähnlich wie bei einem Leuchtturm über die Erde streicht und wir sein Signal detektieren können. Dieser Strahl trifft uns einige hundert mal pro Sekunde. Die Regelmäßigkeit ist vergleichbar der Schwingungen einer Atomuhr. Aus diesen Pulsfrequenzen und deren Dopplerverschiebungen konnte man auch die Drehfrequenz der beiden Sterne umeinander ablesen. Um eine Vorstellung zu bekommen, welch gewaltiges Schauspiel das ist, muß man sich vor Augen führen, daß so ein Neutronenstern einen Durchmesser von 10 km hat und aus Kernmaterie besteht. Beide Neutronensterne haben einen Abstand von etwa 200 km und eine Umrundung der beiden umeinander dauert lediglich 2,5 Sekunden. Jetzt haben Astrophysiker dieses unglaubliche Pärchen über ein Jahrzehnt vermessen und dabei festgestellt, daß sich diese zwei Sternleichen um 3 m pro Jahr annähern. D.h. dieses Sternpaar verliert Energie. Beide Sterne spiralen aufeinander zu. Dieser Energieverlust führt, so sagt es die ART, zu Gravitationswellen und auch genau zu dem Annnäherungswert, den die Physiker messen konnten. Dafür hat man ihnen 2006 den Nobelpreis für Physik verliehen.
Wenn man sich also mit Gravitationswellen beschäftigt, muß man die Frage beantworten, ob das System überhaupt Energie abgeben kann. Kürzlich hat man auch ein Objekt gefunden, in dem offenbar zwei Schwarze Löcher diesen Tanz aufführen. Beide besitzen offenbar Akkretionsscheiben, die miteinander in WW treten und alle 6 Jahre ein heftiges Signal liefern. Die wird man auf einen längeren Zeitraum beobachten müssen, will man aussagefähige Daten erhalten.´

viele Grüße
Thomas

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 17 Dez 2015 18:02 #1649

Kaveh_Malekian schrieb: @ Thomas:

Ja, es ist richtig, dass die Gravitonen bisher nicht nachgewiesen sind. Aber ihre Eigenschaften wurden doch vorhergesagt. Nämlich, dass sie masselos sind und demzufolge sich mit der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Jetzt nach meiner Logik, sollte man die Suche nach solchen Teilchen (Gravitonen) aufgeben, wenn man wusste, dass schwarze Löcher außerhalb ihres Schwarzschild-Radius‘ gravitativ wirken. Denn dies impliziert indirekt, dass sich die Gravitonen in der gekrümmten Raumzeit mit der Überlichtgeschwindigkeit bewegen. Ansonsten könnten die Gravitonen das schwarze Loch gerade wegen der Krümmung der Raumzeit nicht verlassen.


VG, Kaveh


Ich glaube, du machst hier einen Fehler, denn Gravitationswellen sind etwas anderes als die normale Gravitation, die von der bloßen Existenz von Massen ausgeht, vielleicht sind sie sehr eng verwandt, eventuell sogar exakt das gleiche nur in einer anderen Ausprägung, aber identisch sind sie nicht.

Es ist erwiesen, dass sich an der Anziehungskraft eines Objektes nichts ändert, wenn dieses zu einem Schwarzen Loch mutiert. Wenn also unsere Sonne beispielsweise (in der Realität kann sie das nicht, da viel zu klein) sich zu einem Schwarzen Loch wandeln würde, würden wir hier im Dunklen sitzen und erfrieren, ansonsten würde sich die Planeten aber auch weiterhin genau wie jetzt auf ihren Bahnen drehen, schwerkraftmäßig würde alles beim alten bleiben.

Warum das so ist, wissen wir nicht, da noch niemand das Geheimnis der Schwerkraft lösen konnte, wir kennen nur die Auswirkungen, verstehen aber nicht den Wirkmechanismus, der hinter der Schwerkraft steckt.

Sind es "Teilchen", die diese Kraft vermitteln?

Ist es ein "Feld", das sich mit zunehmender Entfernung abschwächt?

Oder wirkt die Schwerkraft ganz anders?

Fest steht jedenfalls, dass die Schwerkraft überhaupt kein Problem mit dem Ereignishorizont eines Schwarzen Loches hat, sie geht da einfach durch.

Wer diese Fragen beantworten kann, bekommt den Nobelpreis.


Grüße
Udo

Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 18 Dez 2015 14:10 #1661

Hallo Udo,

die Schwerkraft nimmt mit dem Abstand zum Gravitationszentrum quadratisch ab. Der Zusammenhang lautet: F proportional 1 durch r², gemäß der Gravitationsgleichung des Herrn Newton. Du hast recht mit der Bemerkung, daß derjenige, der die Eigenart der Gravitation erklären kann, eigentlich den Nobelpreis verdient hätte. Naja, denjenigen hat es tatsächlich gegeben. Es war Herr Einstein höchst persönlich, indem er die Allgemeine Relativitätstheorie aufgestellt hat. Nur hat er dafür leider nicht den Nobelpreis bekommen, obwohl seine damaligen Zeitgenossen in Stockholm heftig dafür geworben haben. Stattdessen wurde ihm der Nobelpreis für den Photoelektrischen Effekt verliehen, der zwar in der heutigen Technik überall Anwendungen findet, aber keineswegs von so großer Bedeutung ist, wie die Allgemeine Relativitätstheorie. Die hat man auch durch viele Experimente bestätigt. Z.B. durch die genaue Vorhersage der Periheldrehung des Merkur, oder 1919 durch die Beobachtung der Lichtablenkung anläßlich einer totalen Sonnenfinsternis (Eddington Expedition ins westliche Afrika). Kein GPS - Gerät würde ohne die ART heute zuverlässig funktionieren. Es gibt also keinen Grund, an der Richtigkeit dieser Raumzeitkrümmung zu zweifeln. Obwohl man in den letzten 100 Jahren sehr oft versucht hat, diese ART vom Thron zu stoßen, hat sie alle Angriffe meisterlich überstanden.
viel Grüße
Thomas

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 18 Dez 2015 15:54 #1664

Hallo Udo und Thomas,

@ Udo
Vielen Dank für deine Bemerkung. Bei dem Teil, den du vom mir zitiert hast, sehe ich jetzt ein, dass ich das zwei „gleiche“ Dinge gemischt habe. Ja, die Gravitonen (wenn sie existieren) sind die Vermittler der Schwerkraft und demzufolge gleichzeitig Vermittler der Krümmung der Raumzeit. Deshalb war es falsch, dass ich von der Bewegung der Gravitonen in der gekrümmten Raumzeit geredet habe.
Die Frage „Warum die Gravitationsinformationen ein schwarzes Loch verlassen können?“ ist ja sehr eng verwandt mit den Fragen, die du über die Schwerkraft gestellt hast.

@ Thomas
Bei mir (und vielleicht bei Thomas Udo auch) ging es nicht darum, die Raumzeitkrümmung zu zweifeln, sondern eher darum, wie die Schwerkraft vermittelt wird bzw. wie die Krümmung der Raumzeit ständig aktualisiert wird. Diesbezüglich wurden zwar Gravitationswellen von Einstein vorhergesagt und deren Existenz wurde mittlerweile teilweise bestätigt. Aber der Mechanismus hinter der Gravitationswellen ist noch ein Geheimnis. Im Gegensatz dazu weiß man bei der elektromagnetischen Kraft ganz genau, dass die Photonen die Vermittler dieser Kraft sind und auch was ganz genau bei elektromagnetischen Wellen abläuft.

VG Kaveh

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Gravitationsfeld von schwarzen Löchern 18 Dez 2015 18:17 #1671

Kaveh_Malekian schrieb: Hallo Udo und Thomas,


Bei mir (und vielleicht bei Thomas auch) ging es nicht darum, die Raumzeitkrümmung zu zweifeln, sondern eher darum, wie die Schwerkraft vermittelt wird bzw. wie die Krümmung der Raumzeit ständig aktualisiert wird.

VG Kaveh


Ja eben, DAS ist die Frage, um die es geht. Leider kann zur Zeit niemand diese Frage beantworten, da noch niemand dieses Geheimnis der Schwerkraft ergründet hat.

Meines Wissens nach gibt es da nicht mal Denkmodelle, die von einer Theorie untermauert wären.


Grüße
Udo

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