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THEMA: Schwarze Löcher

Schwarze Löcher 14 Okt 2019 09:47 #58926

Gilt das, was wir bei schwarzen Löchern beobachten für alle schwarzen Löcher? Also wenn ich zB die Erde auf ihren Schwarzschildradius Komprimieren würde, hätte das dabei entstehende schwarze Loch auch die Eigenschaft Licht anzuziehen? Oder wäre dadurch, dass man die Masse nur komprimiert aber nicht verändert die Gravitation garnicht stärker als die ursprüngliche der Erde? Also im Grunde genommen ist meine Frage: Beeinflusst nur Masse die Raumzeit oder auch wie stark diese Masse komprimiert wurde?

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Schwarze Löcher 14 Okt 2019 10:46 #58930

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Just a simple man schrieb: Gilt das, was wir bei schwarzen Löchern beobachten für alle schwarzen Löcher? Also wenn ich zB die Erde auf ihren Schwarzschildradius Komprimieren würde, hätte das dabei entstehende schwarze Loch auch die Eigenschaft Licht anzuziehen? Oder wäre dadurch, dass man die Masse nur komprimiert aber nicht verändert die Gravitation garnicht stärker als die ursprüngliche der Erde? Also im Grunde genommen ist meine Frage: Beeinflusst nur Masse die Raumzeit oder auch wie stark diese Masse komprimiert wurde?


Das Gravitationsfeld der Erde ändert sich außen nicht, wenn die Erde komprimiert wird. Allerdings verändert es sich innerhalb des Erdradius.

Bewegst Du Dich bei Radius r unter der (unkomprimierten) Erdoberfläche, wirkt dort nur die Schwerkraft, welche die Kugel mit Radius r "unter Dir" ausübt - wird mithin immer schwächer, je mehr Du Dich dem Mittelpunkt näherst.

Ist die gesamte Masse auf den Schwarzschildradius komprimiert (das wäre pi mal Daumen 1 cm), wird die Schwerkraft hingegen umso größer, je näher Du dem SL kommst. Am Horizont kann das Licht nicht mehr entkommen.

(Die Eigenschaft Licht anzuziehen hat übrigens jede Masse, nicht nur ein SL.)

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Schwarze Löcher 14 Okt 2019 12:38 #58938

@Just a simple man

mai schrieb: Ist die gesamte Masse auf den Schwarzschildradius komprimiert (das wäre pi mal Daumen 1 cm), wird die Schwerkraft hingegen umso größer, je näher Du dem SL kommst. Am Horizont kann das Licht nicht mehr entkommen.

Du musst bedenken, dass ein so kleines SL einen ungeheuren Gravitationsgradienten hat. Da die Anziehung proportional zu 1/r2 ist, ist die Gravitation im 1m Entfernung nur noch 1/10.000 der Gravitation am SL.Und am Erdradius ist sie halt so groß wie jetzt.

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Schwarze Löcher 14 Okt 2019 17:39 #58951

Kann sich Licht um ein schwarzes Loch in einer Kreisbahn bewegen. Auf der Erde bewegen sich die Saleliten ja auf Kreisbahnen der Lagrange-Punkte, weil sie dort immer weiter in einer Kreisbahn um die Erde kreisen. Kann es das bei einem schwarzen Lohh auch geben oder geht das nicht, weil Licht keine Masse hat?

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Schwarze Löcher 14 Okt 2019 18:27 #58955

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Just a simple man schrieb: Kann sich Licht um ein schwarzes Loch in einer Kreisbahn bewegen.


Eine ausführliche Antwort auf Deine Frage kannst Du in folgendem Artikel nachlesen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Fluchtgeschwindigkeit_(Raumfahrt)#Fluchtgeschwindigkeit_von_einem_Schwarzen_Loch

Die Kurzantwort ist: Ja, und zwar im Abstand von 1,5 Schwarzschildradien (Photonensphäre).

Just a simple man schrieb: oder geht das nicht, weil Licht keine Masse hat?


Photonen haben zwar keine Ruhemasse, sehr wohl gilt aber die Äquivalenz von Masse und Energie, sodass Licht von Gravitationsfeldern beeinflusst wird (es bewegt sich entlang der Geodäten der gekrümmten Raumzeit).


Wie meinst Du das mit den Lagrange-Punkten?

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Schwarze Löcher 15 Okt 2019 15:58 #58975

Wenn man sich schneller bewegt steigt und sinkt die kinetische Energie doch gleichzeitig. Wenn man v erhöht erhöht sich ja Energie nach E=1/2•m•v^2. Aus der SRT wissen wir aber, dass eine erhöhte Geschwindigkeit eine verringerte Masse zur Folge hat. Demnach bedeutet das wenn man v erhöht verringert man m und damit sollte die kinetische Energie sich doch nicht verändern oder was hab ich da nicht bedacht ?

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Schwarze Löcher 15 Okt 2019 17:20 #58979

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Just a simple man schrieb: Wenn man sich schneller bewegt steigt und sinkt die kinetische Energie doch gleichzeitig. Wenn man v erhöht erhöht sich ja Energie nach E=1/2•m•v^2. Aus der SRT wissen wir aber, dass eine erhöhte Geschwindigkeit eine verringerte Masse zur Folge hat. Demnach bedeutet das wenn man v erhöht verringert man m und damit sollte die kinetische Energie sich doch nicht verändern oder was hab ich da nicht bedacht ?


Mich freut es, dass Du offenbar neugierig auf Physik bist. Darf ich nebenbei fragen, woher Dein Interesse rührt?

Zu Deiner Frage: Masse und Energie sind äquivalent. Wenn Du ein Teilchen beschleunigst, dann erhöht sich seine Energie und somit auch seine Masse. Je schneller ein Teilchen sich bewegt, desto mehr Energie musst Du aufwenden, um es weiter zu beschleunigen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von relativistischer Masse.
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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 00:39 #59002

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 15:07 #59020

Irgendwie kann ich hier nicht mehr antworten

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 15:08 #59021

Jetzt geht das anscheinend wieder. Hab die Frage in einer Direktnachricht beantwortet. Kenne mich auf diesem Forrum und wie das alles funktioniert noch nicht so aus.

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 21:20 #59033

Könnte man schwarze Löcher nicht „zerstören“ indem man irgendwie genug Energie aufbringt, dass sie einen so hohen Drehimpuls haben, dass die Zentrifugalkraft höher als die Gravitation ist. Dann würden sie auseinander fliegen und in ihre Bestandteile zerlegt (natürlich meine ich das nur theoretisch).

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 21:34 #59034

Wieso kann in der Formel für Hawking-Strahlung die Newt‘sche Gravitationskonstante vorkommen? Die Gravitation nach Newton mag zwar für das Sonnensystem funktionieren, aber bei schwarzen Löchern funktioniert sein Ansatz nicht. Die Hawking Strahlung bezieht sich auf schwarze Löcher aber beinhaltet trotzdem die Gravitationskonstante ?

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 21:43 #59035

Wieso kann in der Formel für Hawking-Strahlung die Newt‘sche Gravitationskonstante vorkommen? Die Gravitation nach Newton mag zwar für das Sonnensystem funktionieren, aber bei schwarzen Löchern funktioniert sein Ansatz nicht. Die Hawking Strahlung bezieht sich auf schwarze Löcher aber beinhaltet trotzdem die Gravitationskonstante ?

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 21:45 #59036

Wenn schwarze Löcher eine Ladunf haben, dann könnte man wenn man eine unendlich hohe andere Ladung in die Nähe des Loches bringt dafür sorgen dass die elektrische Kraft höher als die Gravitation ist und das schwarze Loch aufgelöst ist.

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 22:58 #59038

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Just a simple man schrieb: Wenn schwarze Löcher eine Ladunf haben, dann könnte man wenn man eine unendlich hohe andere Ladung in die Nähe des Loches bringt dafür sorgen dass die elektrische Kraft höher als die Gravitation ist und das schwarze Loch aufgelöst ist.


Schöne Idee, geladene Materie durch ein elektrisches Feld aus dem Loch zu ziehen. Aber wie willst Du dieses Feld anlegen, ohne dass die ganze Apparatur in das Schwarze Loch fällt? Die Ladung verstärkt ja noch die Anziehung.

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 23:12 #59039

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Just a simple man schrieb: Könnte man schwarze Löcher nicht „zerstören“ indem man irgendwie genug Energie aufbringt, dass sie einen so hohen Drehimpuls haben, dass die Zentrifugalkraft höher als die Gravitation ist. Dann würden sie auseinander fliegen und in ihre Bestandteile zerlegt (natürlich meine ich das nur theoretisch).


Du hast Dir doch das neueste Video angesehen, in dem Andreas Müller über die Kerr-Lösung spricht. Hat Dich das Thorne-Limit nicht überzeugt, welches verhindert, dass die Singularität sichtbar wird?
(Kip Thorne hat übrigens auch sehr spannende populärwissenschaftliche Bücher geschrieben, wenn Dich das Thema interessiert.)

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Schwarze Löcher 16 Okt 2019 23:28 #59041

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Just a simple man schrieb: Wieso kann in der Formel für Hawking-Strahlung die Newt‘sche Gravitationskonstante vorkommen? Die Gravitation nach Newton mag zwar für das Sonnensystem funktionieren, aber bei schwarzen Löchern funktioniert sein Ansatz nicht. Die Hawking Strahlung bezieht sich auf schwarze Löcher aber beinhaltet trotzdem die Gravitationskonstante ?


Die Hawking-Strahlung entsteht am Horizont des Schwarzen Lochs. Je kleiner das Schwarze Loch ist, desto höher ist seine Temperatur, mit der es strahlt. Um die Größe des Schwarzen Lochs zu berechnen, benötigst Du die Gravitationskonstante, weil die bestimmt, ab welchem Abstand zur Singularität wegen der Schwerkraft kein Licht mehr entkommen kann (in der Formel für die Fluchtgeschwindigkeit kommt G auch vor).

Die Gravitationskonstante ist, wie z.B. auch die Lichtgeschwindigkeit, eine Naturkonstante. Newton hat sie für seine Physik nicht gepachtet. Auch in Einsteins ART kommt sie vor.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 00:04 #59043

Stimmt in dem Video wurde ja auch von einem maximalen Drehimpuls gesprochen. Hab das zwar gesehen aber nur so nebenbei und nicht ganz aufmerksam. Am besten guck ich es nochmal ausführlicher an.
Ich hab gerade versucht zu berechnen was die minimale Masse für ein schwarzes Loch ist. Im Grunde genommen kann ja jede Masse wenn man sie stark genug zusammen presst zu einem schwarzen Loch werden, aber ich bin hierbei von der Planck-Länge als Limit ausgegangen. Demnach können Körper mit einer Masse von unter 10^-8 kg kein schwarzes Loch werden, weil der Schwarzschildradius unter der Planck-Länge liegt. Kann man das so berechnen oder hab ich da etwas nicht berücksichtigt (zB, dass die Planck Länge nur für Wellen gilt oder so) ?
Zu der Sache mit Thorne: Ich hab immer Probleme gute Bücher zu dem Thema zu finden weil sie so gut wie immer entweder zu einfach sind, dass ich keine Lust hab weiter zu lesen, weil über 80% des Inhaltes offensichtlich ist oder sie sind zu schwer weil ich die Mathematik dahinter (Stichwort Summen von Integralen, Differenzialgleichungen usw.) noch nicht verstehe. Ich versuche zwar das aufzuarbeiten, aber komme nur langsam voran.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 00:05 #59044

Darf man fragen wie du in der Lage bist diese ganzen Fragen so gut beantworten zu können?

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 00:08 #59045

Ich meinte auch eher theoretisch ob das möglich ist und nicht inwiefern das umsetzbar ist. Das ist bei fast allem was ich frage aber so, weil man theoretisch irgendwie keine Grenzen hat.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 08:32 #59050

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Just a simple man schrieb: Ich hab gerade versucht zu berechnen was die minimale Masse für ein schwarzes Loch ist. Im Grunde genommen kann ja jede Masse wenn man sie stark genug zusammen presst zu einem schwarzen Loch werden, aber ich bin hierbei von der Planck-Länge als Limit ausgegangen. Demnach können Körper mit einer Masse von unter 10^-8 kg kein schwarzes Loch werden, weil der Schwarzschildradius unter der Planck-Länge liegt. Kann man das so berechnen oder hab ich da etwas nicht berücksichtigt (zB, dass die Planck Länge nur für Wellen gilt oder so) ?


Andreas Müller hat in einem Kommentar auf die Frage, ob Elementarteilchen als Singularitäten aufgefasst werden könnten, folgendermaßen geantwortet:

>Es wurde zumindest der Versuch unternommen ein geladenes Punktteilchen mit der Kerr-Newman-Lösung zu beschreiben (die die Raumzeit für elektrisch geladene und rotierende Schwarze Löcher darstellt). Kann man machen.<

Deine Rechnung scheint mir zu stimmen und mir leuchtet auch nicht ein, wie so ultrakleine SL möglich sein sollen, schon allein wegen ihrer Temperatur. Also wenn Du nach Deinem erfolgreichen Physik-Studium die neue Quantentheorie der Gravitation aufstellst, welche die ART auf Planckskala bringt, dann gibst Du uns hier einfach Bescheid, ja?

Just a simple man schrieb: Zu der Sache mit Thorne: Ich hab immer Probleme gute Bücher zu dem Thema zu finden weil sie so gut wie immer entweder zu einfach sind, dass ich keine Lust hab weiter zu lesen, weil über 80% des Inhaltes offensichtlich ist oder sie sind zu schwer weil ich die Mathematik dahinter (Stichwort Summen von Integralen, Differenzialgleichungen usw.) noch nicht verstehe. Ich versuche zwar das aufzuarbeiten, aber komme nur langsam voran.


Von Thorne habe ich in meiner Schulzeit "Gekrümmter Raum und verbogene Zeit" gelesen und fand es super. Ein sehr netter Physiklehrer hat mir damals von Prof. Harald Fritzsch, der in München lehrt und am CERN tätig ist, das Buch "Die verbogene Raum-Zeit – Newton, Einstein und die Gravitation" geschenkt, welches mir außerordentlich gut gefallen hat, auch wegen der vielen historischen Bezüge. Unterstützen Dich die Lehrer an Deiner Schule?
Heute lese ich gerne die Hefte von "Spektrum der Wissenschaft".
Passt für Dich der Schwierigkeitsgrad von Josef Gaßner & Co?

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 08:52 #59051

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Just a simple man schrieb: Darf man fragen wie du in der Lage bist diese ganzen Fragen so gut beantworten zu können?


Vielen Dank für das schöne Kompliment!

Meine Facharbeit habe ich damals (vor 20 Jahren) in Physik gemacht über das Thema "Gravitationswellen". Bis heute habe ich großes Interesse an Grundlagenforschung und neuen Technologien. Leider ist man, wie Du auch bereits sagtest, als Laie sehr eingeschränkt, die Zusammenhänge zu erkennen und ein Tiefenverständnis zu entwickeln.
Muss man heutzutage in der Oberstufe auch noch eine Facharbeit schreiben, die in die Abiturnote eingeht?

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 09:07 #59052

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Just a simple man schrieb: Ich meinte auch eher theoretisch ob das möglich ist und nicht inwiefern das umsetzbar ist. Das ist bei fast allem was ich frage aber so, weil man theoretisch irgendwie keine Grenzen hat.


Stellen wir uns also ein Schwarzes Loch vor, welches in der Mitte der einen Schwarzschildhalbkugel ein Elektron, in der Mitte der anderen Schwarzschildhalbkugel ein Positron enthält und das weder rotiert noch geladen ist. Außen liegt ein elektrisches Feld an, welches beliebig stark gewählt werden kann. Aus meiner Sicht spricht nichts dagegen, dass die elektrische Kraft die Schwerkraft überwiegt und die Teilchen von der Singularität entfernt. Was meinst Du?


+ -
+ -
+ Horizont Elektron Singularität Positron Horizont - Elektrisches Feld
+ -
+ -



Möglicherweise sind die Feldstärken aber so groß, dass das Vakuum verrückt spielt und alles kaputt macht.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 09:16 #59053

@mai

Das geht nicht. Es gibt keine (uns bekannte) Kraft, die den Kollaps hin zur Singularität verhinden kann. Nicht mal mehr der Entartungsdruck der Elementarteilchen selbst, der die Neutronensterne stabilisiert, reicht aus.

The truth is often what we make of it; you heard what you wanted to hear, believed what you wanted to believe.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 10:49 #59057

Ja also der Schwierigkeitsgrad in zB „Von Aristoteles zur Stringtheorie“ ist finde ich gut. Ich meine zB als wir mal in Physik das Mannekin-Experiment gemacht haben weiß ich nicht wie man damit 2 Stunden verschwenden kann. Das ist nicht mehr als die Formel Fel=Fg nach q umzuformen und dann auszurechnen. Mein alter Physik Lehrer hat mir zwar eine 1+ gegeben aber wirklich gefördert kann man da nicht sagen. Mein jetziger Lehrer hat schnell bemerkt, dass ich da großes Interesse habe, als ich ihn gefragt hab wie man in der Physik mit Integralen rechnet, weil man ja keine Funktion hat. Er hat mir ein Lk-Physik Buch gegeben und mir gesagt ich soll mir das mal an der Uni angucken.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 10:52 #59058

Ja das mache ich gerade. Ich mach meine aber in Geschichte, weil die Facharbeit eine Klausur ersetzt und ich in Geschichte einen sehr strengen Lehrer habe was Klausuren angeht und mich auch für Geschichte interessiere. In Physik kann ich meine Facharbeit auch nicht machen, weil ich das nicht schriftlich hab. Ich hab das eigentlich als Lk genommen aber weil der nicht zustande kam hab ich statt dessen Chemie. Deshalb kann ich aber Physik nicht im Abi haben und hab es deshalb auch nur mündlich.

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 10:54 #59060

Wo steht das. Kannst du mir irgendwie einen Link oder so schicken dass ich das nachlesen kann?

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 20:19 #59083

Kann ich dasselbe was ich mir der Planck Länge gemacht hab nicht auch machen um ein Maximum zu berechnen? Es gibt ja eine Planck Temperatur und damit eine maximale Temperatur die bei etwa 6,626•10^34 K liegt. Wenn die Ausdehnung und Masse des schwarzen Lochs proportional zu seiner Temperatur ist müsste das doch möglich sein ?

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 21:05 #59087

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Spannende Überlegegung. Würde auch gerne wissen, ob es evtl. eine Planck-Feldstärke gibt.
Allerdings vermute ich, dass diese Fragen jenseits der heutigen Physik liegen. Zwar kein Grund nicht trotzdem darüber nachzudenken und zu rechnen, valide Aussagen werden wir dabei aber wohl nicht bekommen, fürchte ich.
Kein "Deus ex machina" hier?

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Schwarze Löcher 17 Okt 2019 22:02 #59093

Deus ex machina?

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