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Gravitation und Fallbeschleunigung 21 05. 2020 22:11 #69013

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Claus schrieb:“Ich erwähne das nicht, weil ich behaupten will, dass so etwas ähnliches in einem komprimierten Neutronenstern abspielt. Damit will ich nur sagen, was wir mangels Experiment Möglichkeit nicht wissen können, was dort genau passiert.“

Ich stimme 100% zu, was im Detail genau passiert in einem komprimierten Neutronenstern, wissen wir nicht.

Entscheidend aber ist, was hinten rauskommt, und im Ergebnis wissen wir sehr wohl, was passiert beim Übergang von einem komprimierten Neutronenstern zum Schwarzen Loch durch kosmologische Beobachtung und die Relativitätstheorie, die ja vorhersagt, was genau in diesem Schwarzen Loch sich befindet: Energie in Form von gekrümmter Raumzeit.

Kip Thorne (California Institute of Technology) in einer Dokumentation über „Schwarze Löcher“ (ab 9 min 37 sec):


“When a black hole is born the energy gets transformed from the energy of the matter to the energy of warp space-time. So it’s a transformation of the form of the energy from one to another but the energy is still conserved. What you are left behind with, is warp space-time that has a huge amount of energy in it.”

„Wenn ein Schwarzes Loch geboren wird, wird die Energie von der Energie der Materie in die Energie der gekrümmten Raumzeit umgewandelt. Es ist also eine Umwandlung/ Transformation der Energieform von einer zur anderen, aber die Energie bleibt immer noch erhalten. Was übrig bleibt, ist gekrümmte Raum-Zeit (Gravitation in seiner reinsten Form und ursprünglichen Geometrie), die eine enorme Menge an Energie enthält.“

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Gravitation und Fallbeschleunigung 22 05. 2020 00:28 #69016

UN schrieb: What you are left behind with, is warp space-time that has a huge amount of energy in it.”

„Was übrig bleibt, ist gekrümmte Raum-Zeit (Gravitation in seiner reinsten Form und ursprünglichen Geometrie), die eine enorme Menge an Energie enthält.“

Eine Interpretation die ich nicht teile. Bevor ich annehme, dass die Energie in der uns bekannten Form verschwindet und sich in die Krümmung der Raumzeit verwandelt, bleibe ich lieber bei einer Enerige als Quelle, die die Raumzeit krümmt, genauso wie es Einstein bechreibt. Jede Raumzeitkrümmung hat eine Quelle.
Rλμ-gλμR/2+gλμΛ = Tλμκ

Bei mir genügt es, wenn die Energie auf der Oberfläche des SL bleibt, dann muss sie nicht hinter dem Horizont verschwinden. Wenn Kip Thorne das als "andere Energieform" bechreiben will, soll es mir auch Recht sein. Aber wenn die Energie sich plötzlich über den gesamten Trichter in der Raumzeit verteilen sollte, dann muss ich das nicht haben. Doch so genau hat er es ja gar nicht definiert, die Aussage bleibt schwammig, dem Filmclip angemessen.

Würde sich die Energie über die Raumzeitkrümmung verteilen, dann müßte das SL bei Annäherung kleiner werden, wie es bei einer Ladung des SL der Fall ist. Das Gegenteil ist jedoch der FAll, das SL erscheint größer, je näher man kommt, weil das Potential des Beobachters in der Nähe sinkt, und die Masse des SL daher als größer empfunden wird.

Mit Gravitonen (oder Feldlinien) formuliert bedeutet dies, dass die gleiche Gravitonenzahl auf einen schwächeren Beobachter trifft, je näher er kommt. In mitgeführten Einheiten gemessen ist das SL daher größer, schwerer, stärker.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 22 05. 2020 04:09 #69018

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Ra-raisch schrieb:“Aber wenn die Energie sich plötzlich über den gesamten Trichter in der Raumzeit verteilen sollte, dann muss ich das nicht haben. Doch so genau hat er es ja gar nicht definiert“

…so war es jedenfalls nicht gemeint und so hat Kip Thorne es ja auch gar nicht definiert.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 22 05. 2020 09:40 #69019

Ein Stern kollabiert zu einem Schwarzen Loch. Wie verhält sich dieser Stern bezüglich seines Aggregatzustandes auf dem Weg vom Anfang an bis zur Singularität? Gibt es da Annahmen oder sogar feste Hinweise?

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Gravitation und Fallbeschleunigung 22 05. 2020 11:49 #69021

UN schrieb: …so war es jedenfalls nicht gemeint und so hat Kip Thorne es ja auch gar nicht definiert.

Gut, dann bin ich froh, wenn das klar ist. Was soll dann heißen "Energie in gekrümmte Raumzeit verwandelt" oder so ähnlich? Die Raumzeit wird immer durch Energie gekrümmt, ohne sich dabei zu verwandeln. Wenn man will, kann man das (subjektiv) natürlich anders interpretieren, was ich im Allgemein nicht für sinnvoll erachte, auch wenn es die gängige Sichtweise beim em.Feld ist.

Aber es gibt auch eine Teleparallel Sichtweise , das muss ich mir aber erst näher ansehen, was das bedeutet oder impliziert.
Teleparallelismus war ein Versuch von Albert Einstein, eine einheitliche Theorie des Elektromagnetismus und der Schwerkraft auf die mathematische Struktur der Fernparallelität zu stützen, die auch als absoluter oder Teleparallelismus bezeichnet wird.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 22 05. 2020 19:36 #69037

badhofer schrieb: Ein Stern kollabiert zu einem Schwarzen Loch. Wie verhält sich dieser Stern bezüglich seines Aggregatzustandes auf dem Weg vom Anfang an bis zur Singularität? Gibt es da Annahmen oder sogar feste Hinweise?


Wissen kann man es jedenfalls nicht, da man diesen Vorgang bislang nicht wirklich beobachten konnte. Bei einer Supernova "sieht" man ja auch nur die äußeren Hüllen. Was im Kern genau abläuft, kann man denke ich nur spekulieren.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 09:43 #69061

ClausS schrieb:
Man kann innerhalb des Ereignishorizonts nicht hineinschauen aber man kann etwas hineininterpretieren.

Natürlich kann man nicht hineinschauen. Aber man rechnet ja auch hinein, denn sonst würde man ja keine Singularität errechnen können. Und wenn man etwas errechnet, nimmt man etwas an, denn sonst würde man ja gar nicht wissen, was man da errechnet, also wird man auch Annahmen treffen bis hinter dem Ereignishorizont.

Wird eigentlich Gas jemals fest, wenn man es genügend fest zusammendrückt. Oder verhindert das die steigende Temperatur? Drückt man Gas zusammen und lässt es anschließend abkühlen, könnte es dann jemals fest werden? Man hat halt so die Vorstellung, je fester man etwas zusammen drückt, desto fester wird es. Oder trügt da der Schein? Ein Gasriese erbrütet ja auch schwere Elemente. Können diese schweren Elemente trotz hoher Temperatur bei einer genügenden Verdichtung fest werden? Also, könnten bei der Entstehung eines SL jemals zumindest Teile davon fest geworden sein?

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 10:16 #69066

Der Unterschied zwischen gasförmig, flüssig, fest liegt in der Beweglichkeit der einzelnen Atome/Moleküle und nicht in der Dichte.

wiki:
Helium kann als einziger Stoff unter Normaldruck nicht verfestigt werden. Dies gelingt nur unter erhöhtem Druck (etwa 2,5 MPa/0 K bei Helium-4, 2,93 MPa/0,315 K bei Helium-3) und bei sehr niedriger Temperatur (weniger als 1,5 K). Der beim Phasenübergang entstehende, fast vollkommen durchsichtige Feststoff ist sehr stark komprimierbar. Im Labor kann dessen Volumen um bis zu 30 % verringert werden; Helium ist mehr als 50-mal leichter komprimierbar als Wasser. Im festen Zustand bildet es kristalline Strukturen aus. Festes und flüssiges Helium sind optisch kaum voneinander zu unterscheiden, da ihre Brechungsindizes fast gleich sind

In diesem Zusammenhang vielleicht von Interesse:

wiki:
Eine besondere technische Bedeutung hat die kritische Temperatur. Dies ist die Temperatur, unterhalb derer ein Gas durch Druck verflüssigt werden kann, während dies oberhalb der kritischen Temperatur nicht mehr möglich ist.

Allerdings haben (EDIT: stark komprimierte) Gase und Flüssigkeiten ohnehin als Fluide ziemlich ähnliche Eigenschaften.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 10:36 #69067

badhofer schrieb:
ClausS schrieb:
Man kann innerhalb des Ereignishorizonts nicht hineinschauen aber man kann etwas hineininterpretieren.

Natürlich kann man nicht hineinschauen. Aber man rechnet ja auch hinein, denn sonst würde man ja keine Singularität errechnen können. Und wenn man etwas errechnet, nimmt man etwas an, denn sonst würde man ja gar nicht wissen, was man da errechnet, also wird man auch Annahmen treffen bis hinter dem Ereignishorizont.

Man geht vom Kollaps eines Sternes aus, und dabei fällt natürlich alles nach innen, was nicht durch die Supernova weggesprengt wird. Dann ist es nur logisch, anzunehmen, dass alles bis zum Zentrum fällt.

Ich halte es da eher mit Kip Thorne, dass die Energie außerhalb des Horizonts erhalten bleibt. Aber beim frozen star wird das differenziert modelliert.

Wir hatten das Schalenmodell des frozen star ja bereits diskutiert, bei dem jede Materieschale, die sich um das SL sammelt und ins SL fällt, sich (von außen beobachtet) asymptotisch und immer langsamer dem rs nähert. Lagert sich eine weitere Schale an, wird zwar die innere aus unserer Sicht verdrängt, sie verschwindet hinter dem Horizont, jedoch spürt jede Schale die weiter innen befindliche Schale.

Nach dem Gravitonenmodell bedeutet Spüren, dass (virtuelle) Gravitonen (= Feldlinien) empfangen werden. Gravitonen, die empfangen werden, können auch zur nächsten Schale nach weiter draußen wandern. Somit ist im frozen star die Übermittlung der Gravitation von ganz innen nach draußen möglich. Virtuelle Gravitonen haben keine Wellenlänge und keine Energie, jedenfalls ist das bei virtuellen Photonen so. Sie werden also nicht rotverschoben. Reale Photonen würden diese Wanderung nicht überstehen, ausgenommen Hawkingstrahlung.

Wieso sich allerdings die Zeitdilatation nicht auf die Teilchenfrequenz auswirkt, wäre dabei noch offen. Allerdings ist mir keine Erklärung der Quantentheorien dafür bekannt, wie die Kopplung zB beim Elektromagnetismus im Detail erfolgen soll. Dass die Stärke der Wirkung mit der Teilchenfrequenz zusammenhängen könnte ist ja nur meine Vermutung.

Das Modell der Zentralsingularität geht hingegen von der Sichtweise eines einzelnen Teilchens aus. Dieses fällt in Eigenzeit ungehindert zum Zentrum, selbst wenn der Innenraum leer wäre. Warum und wovon sollte es gebremst werden. Sobald sich mehr als ein Teilchen im Innenraum befindet, ergibt sich die Konstellation einer Zentralsingularität (Φ < -c²/2) . Innerhalb rs verhindert die Kausalität (dr/dt > c) jede klassische Bremswirkung. Nicht einmal Licht könnte sich effektiv entgegenstellen.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 13:13 #69070

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(1) Ra-raisch schrieb: „Jede Raumzeitkrümmung hat eine Quelle.“

Einsteins ART beschreibt die Gravitation geometrisch mit gekrümmten Raumzeiten.
Die Krümmungssingularität eines Schwarzen Loches ist durch den Ereignishorizont verborgen. In diesem Punkt unendlicher Krümmung steckt die gesamte Masse [Energie] eines Schwarzen Loches.

Anders gesagt:
Die Quelle der Gravitation eines Schwarzen Loches ist die Krümmungssingularität.

Existieren Singularitäten in der Natur?
Der bekannte Relativist J.A. Wheeler sieht im Auftauchen der Singularitäten bzw. unendlicher Krümmungen ein Anzeichen dafür, dass hier die klassische Allgemeine Relativitätstheorie versagt und die Domäne einer quantisierten Gravitationstheorie beginnt. Die spannende Frage ist, was mit Krümmungssingularitäten in einer Theorie der Quantengravitation passiert.

Quantengravitationstheorien
Anwärter auf Quantengravitationstheorien sind die Stringtheorien (siehe auch Branenwelten) und die Loop-Quantengravitation (LQG). In diesen Theorien wird tatsächlich versucht, das Gravitationsfeld zu quantisieren und zwar in Gravitonen (bei den Stringtheorien) bzw. in Wilson-Loops (bei der LQG). Wie die ART auch, müssen sich alle diese Theorien an der beobachtbaren Natur messen und bestätigen lassen. Erst nach dieser Phase der Bewährung, wie es der Philosoph K.R. Popper wissenschaftstheoretisch formulierte, kann auch den neuen Theorien vertraut werden. Bislang gab es weder den experimentellen Nachweis von Strings oder Extradimensionen, noch von Loops oder Loop-Effekten.
Quelle: www.spektrum.de/lexikon/astronomie/singularitaet/437

(2) ClausS schrieb: „Bei einer Supernova "sieht" man ja auch nur die äußeren Hüllen. Was im Kern genau abläuft, kann man denke ich nur spekulieren.“

Eine konsequente Beantwortung der Frage, was mit in ein Schwarzes Loch einfallender Materie geschieht, wäre die Untersuchung des Quark-Gluonen-Plasmas. Welchen Phasenübergang macht diese exotische Materieform aus freien (!) Quarks und Gluonen unter weiterer Erhöhung der Dichte? Diese Frage müsste mit den Mitteln der Quantenfeldtheorie und den experimentellen Mitteln in Teilchenbeschleunigern erforscht werden.

Das aktuelle Gebiet der Astrophysik, das diesen Fragen nachgeht, beschäftigt sich mit Vakuumsternen. Letztendlich geht es darum zu verstehen, welchen Grundzustand die Materie einnimmt. Ist der Kern eines Schwarzen Loches angefüllt mit Dunkler Energie – wie im Falle der Gravasterne? Oder gibt es hinter dem verhüllenden Ereignishorizont gar keine Singularitäten, sondern Strings und Branen? Fuzzball und Holostern sind mit den Stringtheorien verträglich. Die modernen Vakuumsterne bringen jedenfalls die klassischen Schwarzen Löcher in Bedrängnis. Die Hypothesentests der Modelle an der Natur und die innere Konsistenz der zugrunde liegenden Theorien werden zeigen müssen, welches Modell die Natur am besten beschreibt.
Quelle: www.spektrum.de/lexikon/astronomie/singularitaet/437

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 13:47 #69071

UN schrieb: (1) Ra-raisch schrieb: „Jede Raumzeitkrümmung hat eine Quelle.“

Einsteins ART beschreibt die Gravitation geometrisch mit gekrümmten Raumzeiten.
Die Krümmungssingularität eines Schwarzen Loches ist durch den Ereignishorizont verborgen. In diesem Punkt unendlicher Krümmung steckt die gesamte Masse [Energie] eines Schwarzen Loches.

Anders gesagt:
Die Quelle der Gravitation eines Schwarzen Loches ist die Krümmungssingularität.


Die Quelle der Gravitation ist der Energie-Impuls-Tensor, d.h. vereinfacht ausgedrückt „die gesamte Masse [Energie] eines Schwarzen Loches“. Die Raumzeitkrümmung resultiert aus dem EIT und bestimmt die Geodäten der Freifaller, ist aber selbst nicht die Ursache ihrer eigenen Krümmung (also die Quelle).

(Wobei man beachten muss, dass das Gravitationsfeld trotzdem quellenfrei, d.h. lokal divergenzfrei, ist. Daraus folgt dann erst, dass die SRT tatsächlich auch in einem gekrümmten Raum ein Grenzfall der ART ist.)

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 15:53 #69079

UN schrieb: Die Quelle der Gravitation eines Schwarzen Loches ist die Krümmungssingularität.

Nein, die Zentralsingularität ist eine Fiktion, naiv sehr naheliegend, aber nicht notwendig und ohne jedwede spezifische Auswirkung auf die Gravitation. Falls Du die Koordinatensingularität des rs gemeint hast, stellt sich die Frage, was Du damit gemeint hast.

Wie Arrakai sagt, ist die Gravitation allein von der Masse M = E/c² des SL abhängig. Diese Masse muss lediglich innerhalb rs oder auf dessen Oberfläche versammelt sein. Wie Du mir anscheinend zugestimmt hast, ist diese Quelle auf der Oberfläche des SL zu verorten. Ob nun die Masse dort ist, wo die Quelle der Gravitation ist oder beide voneinander getrennt werden, ist Geschmacksfrage, da unzugänglich. Was dies aber mit "Krümmungssingularität" zu tun hat, abgesehen von Koinzidenz, erschließt sich mir nicht.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 18:09 #69086

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Zunächst einmal ist die Aussage, über die wir hier diskutieren, ein Zitat:
„Anders gesagt: Die Quelle der Gravitation eines Schwarzen Loches ist die Krümmungssingularität.“
Quelle: www.spektrum.de/lexikon/astronomie/singularitaet/437

Dieses Zitat sollte nicht herausgerissen aus dem Kontext diskutiert werden (ohne den gesamten Artikel auf spektrum.de gelesen zu haben).

Ra-raisch schrieb: „die Zentralsingularität ist eine Fiktion“.
UN: Es wurde im Artikel auf spektrum.de und bereits in Kommentar #69070 darauf hingewiesen, dass für den speziellen Fall der Krümmungssingularität innerhalb eines Schwarzen Lochs die klassische Allgemeine Relativitätstheorie versagt und die Domäne einer quantisierten Gravitationstheorie beginnt.
Es könnte also gut sein, daß die Krümmungssingularität nur anders beschrieben und interpretiert werden sollte (von einer Fiktion würde ich persönlich aber nicht sprechen wollen).

Ra-raisch schrieb: „Wie Du mir anscheinend zugestimmt hast, ist diese Quelle auf der Oberfläche des SL zu verorten.“
UN: Nein, dem stimme ich nicht zu.

Fragen:
1. Die Krümmungssingularität lässt sich mit Einsteins ART nicht mehr sinnhaft beschreiben.
Könnte dies darauf hindeuten, dass für den speziellen Fall der Krümmungssingularität innerhalb eines Schwarzen Lochs die klassische Allgemeine Relativitätstheorie versagt/ ergänzt werden muss bzw. die Domäne einer quantisierten Gravitationstheorie anzuwenden ist?

2. Was passiert mit der Krümmungssingularität in einer Theorie der Quantengravitation? Ist der Kern eines Schwarzen Loches angefüllt mit Dunkler Energie – wie im Falle der Gravasterne? Oder gibt es hinter dem verhüllenden Ereignishorizont gar keine Singularitäten, sondern Strings und Branen? Wilson-Loops? Fuzzball? Holostern?

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 18:32 #69087

UN schrieb:
Fragen:
1. Die Krümmungssingularität lässt sich mit Einsteins ART nicht mehr sinnhaft beschreiben.
Könnte dies darauf hindeuten, dass für den speziellen Fall der Krümmungssingularität innerhalb eines Schwarzen Lochs die klassische Allgemeine Relativitätstheorie versagt/ ergänzt werden muss bzw. die Domäne einer quantisierten Gravitationstheorie anzuwenden ist?

2. Was passiert mit der Krümmungssingularität in einer Theorie der Quantengravitation? Ist der Kern eines Schwarzen Loches angefüllt mit Dunkler Energie – wie im Falle der Gravasterne? Oder gibt es hinter dem verhüllenden Ereignishorizont gar keine Singularitäten, sondern Strings und Branen? Wilson-Loops? Fuzzball? Holostern?


Zu 1. Ja, das ist ein allgemeiner Konsens.
Zu 2. Wenn das jemand wüsste... Zur Beantwortung der Frage müssten wir erstmal eine ausformulierte Theorie der Quantengravitation kennen...

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Gravitation und Fallbeschleunigung 23 05. 2020 19:06 #69089

UN schrieb: Könnte dies darauf hindeuten, dass für den speziellen Fall der Krümmungssingularität innerhalb eines Schwarzen Lochs die klassische Allgemeine Relativitätstheorie versagt/ ergänzt werden muss bzw. die Domäne einer quantisierten Gravitationstheorie anzuwenden ist?

Es mag sein, dass die Quantenphysik eine modifizierte Antwort liefern wird, die logisch passen würde.

Ob aber hinter dem Horizont überhaupt etwas ist und dies dann diesen Gesetzen folgt, werden wir nie überprüfen können.

Wir können nur von außen darauf blicken und die Eigenschaften M⇒rs⇒V⇒ρ⇒E⇒T⇒S, J⇒a, Q, m≈(M-J-Q), v⇒p, und vielleicht noch ein paar abgeleitete, messen oder berechnen und Rückschlüsse ziehen.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 24 05. 2020 11:30 #69104

Ich glaube, dass die ART solange eine reine Formalwissenschaft ist und damit nur formale Vorhersagen treffen kann, bis man sie auf die Natur bezieht. Erst dann wird sie zur Naturwissenschaft und kann naturwissenschaftliche Vorhersagen treffen. Nachdem man nicht weiß, wie sich Masse bei zunehmender Verdichtung quantenmechanisch verhält (und das wird man wohl nie wissen, weil man in ein SL nicht hinein schauen kann), solange kann sich die ART nicht auf die Natur beziehen und deshalb bleibt sie innerhalb eines SL eine Formalwissenschaft und kann keine natürlichen Vorhersagen treffen, sondern lediglich formale.

Eine Singularität im Zentrum eines SL ist eine reine formale Aussage der ART und hat vorerst mit der Realität nichts zu tun. Dass Unendlichkeiten physikalisch sinnlos sind, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die vorhergesagte Singularität eine reine formale Vorhersage bleibt.

Man weiß ja nicht, was Gravitation ist. Vielleicht wirkt nicht die gesamte Masse anziehend, sondern lediglich die Atomkerne einer Masse (oder die Protonen oder sonstige Teile eines Atoms) . Wenn diese bei zunehmender Verdichtung zerfallen, zerfällt auch die Gravitation und das Verhältnis Gravitationskraft kontra Widerstand der Masse gegen zunehmende Verdichtung nimmt zugunsten des Widerstandes ab und die Kette Richtung Singularität reißt ab.

Oder nicht die Masse wirkt anziehend, sondern die Bewegung der Elementarteilchen innerhalb der Masse wirkt anziehend. Der Thread „Ist Energie lediglich Bewegung“ hat ergeben, dass es auch eine bewegungslose Energie gibt. Zerfällt die Masse (zumindest teilweise) in eine bewegungslose Energie, dann bleibt die Gesamtenergie erhalten, die Bewegung nimmt jedoch ab und damit auch die Gravitation und das Verhältnis Gravitationskraft kontra Widerstand der Masse gegen zunehmende Verdichtung nimmt zugunsten des Widerstandes ab und die Kette Richtung Singularität reißt ab.

Das sind zwei willkürliche Annahmen, die so nicht sein werden. Wenn aber 1000 Menschen 1000 verschiedene willkürliche Annahmen machen, dann ist vielleicht eine dabei, die sich als Richtig erweist. Das nennt man dann „Empor irren“.

Ohne Irrtümer lässt sich schlecht empor irren :dry:

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Gravitation und Fallbeschleunigung 24 05. 2020 12:51 #69110

badhofer schrieb: Eine Singularität im Zentrum eines SL ist eine reine formale Aussage der ART

Das ist nichteinmal eine Aussage der ART sondern eine freie Prämisse, die nur logisch anzunehmen ist oder auch nicht, ganz nach Überzeugung und Argumentation. Mittels der ART kann man dann berechnen, was ein FFO (Freifaller) auf dem Weg zum Zentrum erlebt, genauso wie man berechnen kann, was passiert, wenn ein WL (Weißes Loch) existieren sollte (wofür es keinen sinnvollen Grund gibt) oder wenn ein Wurmloch existieren sollte (noch weit unwahrscheinlicher). Im Grunde ist das alles Science Fiction (und damit meine ich Utopie), genauso wie Vielewelten und "vor dem Urknall". Derartige Ausflüge sind eigentlich nur dazu da, die reale Physik durch einen Background abzurunden, wie man etwa auch Weiße Flecken auf einer Landkarte passend coloriert.

Allerdings könnte man womöglich ein SL herstellen und diesem beim Zerstrahlen zusehen. Ein stark geladenes SL könnte man sogar händeln. Aber auch das grenzt an Science Fiction. Nach Hawking gilt:
mit zB M = 1 kg
τs = M³/3λs = 8.4e-17 s
λs = 3,962839e+15 kg³/s
außerdem würde in diesem kurzen Zeitraum die volle Energie E = c²M = 89875517873681760 J wieder frei, also eine Leistung von P = 3,559e+32 W

Atombomben haben zwar ein deutlich höheres Gewicht, aber nur ein minimaler Anteil davon wird als Bindungsenergie freigesetzt und in α-ß-γ-Strahlung verwandelt.

Interessante Idee Schwarzlochreaktor:
Man komprimiert kleinste Mengen an Materie so weit, dass ein SL entsteht und die Materie wird sofort wieder als Strahlungsenergie frei.
......könnte man zum Heizen eines Fusionsreaktors benützen.....allerdings fürchte ich, dass die benötigte Energie zur Beschleunigung der Teilchen (zum Zwecke der Kompression) weitaus höher ist als die Energie der Masse der Teilchen selbst. Im Zyklotron rechnet man ja nur noch mit der Beschleunigungsenergie.
E = γ·c²m ≈ p·c+c²m » c²m
Der Wirkungsgrad wäre also miserabel ΔE/E = η ≈ 0

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Gravitation und Fallbeschleunigung 24 05. 2020 18:21 #69125

ra raisch schrieb:
Mittels der ART kann man dann berechnen, was ein FFO (Freifaller) auf dem Weg zum Zentrum erlebt.

Nur bei einem fertigen Schwarzen Loch mit der gesamten Masse in der Mitte und einem leeren Raum bis zum Ereignishorizont würde ein Freifaller den freien Fall erleben. Aber soweit kommt es wahrscheinlich erst gar nicht. Und während der Entstehung des SL fällt nichts frei ins Zentrum hinein, denn der freie Fall setzt eine Widerstandslosigkeit voraus, die es während der Entstehung eines SL nicht gibt, denn die Masse muss dabei verdichtet werden und setzt einen Widerstand gegen das Verdichten entgegen. In kosmischen Maßstäben würde man eher von Schneckentempo sprechen und nicht von einem freien Fall mit annähernd Lichtgeschwindigkeit, womit relativistische Effekte auch keine Rolle spielen können.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 00:21 #69132

badhofer schrieb: Nur bei einem fertigen Schwarzen Loch mit der gesamten Masse in der Mitte und einem leeren Raum bis zum Ereignishorizont würde ein Freifaller den freien Fall erleben. Aber soweit kommt es wahrscheinlich erst gar nicht.

Ich sehe das ja auch so, nur muss man das auch vorrechnen. Wie ich schon sagte, genügt ein einziges Teilchen innerhalb von rs, um alle weiteren Teilchen auf sich zu ziehen bzw dann ins Zentrum. Das ist bei jeder Hohlkugel so (sie ist dann nämlich nicht mehr vollständig hohl). Einen Widerstand, wie von Dir unterstellt, gibt es innerhalb von rs nicht. Das ist nicht die Lösung, solange die Quantenphysik (oder Gravitation) da keine neuen Gesetze liefert.

Photonen unterliegen als Bosonen der Bose-Einstein-Statistik und bieten sich gegenseitig überhaupt keinen Widerstand. Nur Fermionen benötigen einen eigenen Raum nach der Fermi-Dirac-Statistik. Ich kann mir aber durchaus vorstellen, dass innerhalb von rs auch Fermionen keinen eigenen Platz mehr beanspruchen.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 07:12 #69133

ra-raisch schrieb: Photonen unterliegen als Bosonen der Bose-Einstein-Statistik und bieten sich gegenseitig überhaupt keinen Widerstand. Nur Fermionen benötigen einen eigenen Raum nach der Fermi-Dirac-Statistik. Ich kann mir aber durchaus vorstellen, dass innerhalb von rs auch Fermionen keinen eigenen Platz mehr beanspruchen.

... oder dass es innerhalb von rs keine Ferminonen mehr gibt - aus welchem Grund auch immer. Was hinter dem Ereignishorizont mit Fermionen passiert, ist aber Spekulation.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 09:26 #69135

Ra-raisch schrieb:
Ich sehe das ja auch so, nur muss man das auch vorrechnen.

ClausS schrieb:
Was hinter dem Ereignishorizont mit Fermionen passiert, ist reine Spekulation.

Bevor man anfängt, etwas vorzurechnen, muss man wissen, was man da überhaupt rechnet. Solange man nicht weiß, was mit Fermionen oder auch sonstigen Inhalten der Masse beim Verdichten passiert, solange kannst du nichts vorrechnen.

Ok, da habe ich wahrscheinlich den Fehler gemacht, eindeutig festzuhalten, dass der gesamte Thread nicht um ein fertiges SL handelt, bei dem die gesamte Masse sich bereits als Singularität in der Mitte befindet, sondern der Thread handelt von der Entstehung dieser Singularität, also von der Entstehung eines SL.

Sabine Hosenfelder und noch viele andere: "Unendlichkeiten und damit Singularitäten machen physikalisch keinen Sinn."
Arrakai: "Es gibt keinen bekannten Mechanismus, der in einem SL eine Singularität verhindert."

Wenn Unendlichkeiten physikalisch nicht möglich sind, sollte man eigentlich annehmen, dass es sehr wohl einen Mechanismus gibt, der eine Singularität verhindert, dieser jedoch nicht bekannt ist. Dieser unbekannte Mechanismus muss schon vor der Singularität wirken, denn wenn die Masse bereits singulär ist, ist es für diesen Mechanismus zu spät. Daraus ergibt sich schon, dass wir hier vom Sachverhalt des Entstehens eines SL sprechen und nicht vom Sachverhalt eines bereits bestehenden SL. Von meiner Annahme, dass vielleicht die Proportionalität zwischen Gravitationskraft und Fallgeschwindigkeit so einen Mechanismus beinhalten könnte, bis ich vom Gefühl her schon etwas abgekommen. Unterstützt wird dieses Gefühl von der Aussage von Yuktarez, dass es dabei den Anschein erweckt, wie wenn ein Blinder über Farben spricht. Nichts des du trotz sollte es eigentlich so einen unbekannten Mechanismus geben, der eine Singularität verhindert, wenn es physikalische Unendlichkeiten nicht geben kann.

LG kann bei der Entstehung eines SL auch nicht einmal annähernd eine Rolle spielen. Der Widerstand der Masse gegen verdichten lässt den ganzen Entstehungsvorgang eher langsam vor sich gehen, denn das Verdichten ist ein Prozess, bei dem Ereignisse ablaufen und der Ablauf von Ereignissen benötigt Zeit. Damit scheiden auch die Zuhilfenahme von relativistischen Effekten auf dem Weg zur Singularität aus. Man stelle sich vor, 10 Sonnenassen sind bereits auf einen Durchmesser von 6 km (r = 3 km) verdichtet. Würde diese Masse auch nur mit 0,1 LG (da spielen relativistische Effekte noch keine Rolle) bis zu einer Singularität verdichtet werden, würde das lediglich geschätzte 0, 0001 Sekunden dauern. Da man sich unter Sonnenmassen wenig vorstellen kann, nehme ich einmal an, eine Eisenkugel mit einem Durchmesser von 6 km. Diese wird in 0,0001 Sekunde auf 0 zusammengepresst? Ich würde mal sagen, vollkommen unmöglich, dass die schwächste aller Grundkräfte das in so einer Zeit schaffen könnte, wo doch beim Ablauf von Ereignissen Zeit vergeht.

Wenn man sich das alles durchlest, was ich da schreibe, hat man da das Gefühl, dass da ein Blinder über Farben redet? Ich selbst kann das nicht abschätzen. Man findet im Netz auch sehr wenig über die Entstehung eines SL. Und wenn, dann wird das nur sehr oberflächlich behandelt mit bunten Grafiken und Animationen, die sehr schön aussehen, aber keine Kernaussagen treffen. Mathematische Erklärung sind auch nicht wirklich aussagekräftig, da man ja nicht weiß, was man da überhaupt rechnet.

Schreibt hier ein Blinder über Farben?

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 10:12 #69137

badhofer schrieb: Schreibt hier ein Blinder über Farben?

Sagen wir mal so: Dieser Satz trifft auf alle zu, die sich mit etwas hinter dem Ereignishorizont beschäftigen.

Das Problem ist eben, dass wir wohl auf absehbare Zukunft diese beiden Aussagen von Hossenfelder und von Arrakai miteinander vereinbaren müssen, ohne das Rätsel lösen zu können.

Es gibt viele hypothetische Möglichkeiten, das Dilemma zu lösen:

a) Es gibt keinen Innenraum, die Masse ist auf der Oberfläche
aa) weil es nur von außen so aussieht, als ob der Endpunkt (Horizont) in einem Abstand rs vom Zentrum erreicht wird.
bb) weil es im Inneren keinen Raum gibt, also eine Raumblase (=unerreichbarer undurchdringbarer Ereignishorizont)
b) die Masse bzw Energie bleibt auf der Oberfläche, weil eine unbekannte Kraft dafür sorgt, das Innere wirkt wie ein Weißes Loch abstoßend
c) die Masse füllt den Innenraum aus unbekannten Gründen nach unbekannter Gesetzmäßigkeit zB mit maximaler Planckdichte ρP=mP/VP
d) die Masse ist innerhalb rs in der Lage, sich gegenseitig zu durchdringen wie Bosonen, also ohne Platzbedarf, dies kommt der Zentralsingularität gleich.
e) die Fermionen werden bei rs aufgelöst und in Bosonen (Photonen) verwandelt.
.....
Wie gesagt sind das alles krampfhafte Versuche, allein davon angetrieben, eine Singularität zu vermeiden, und nicht durch hart Beobachtungen gestützt, die eine Erklärung verlangen. Eine echte physikalische Singularität ist die sog.Zentralsingularität aber ohnehin nicht. Die Dichte ist dafür kein valider Kandidat. Allein die Unschärferelation führt schon dazu, dass die Abmessungen des Zentrums zumindest Planckradius betragen. Ein Punkt im Raum kann gar nicht genauer beschrieben werden. Geometrisch berechnete Punkte haben physikalisch diesen "Umfang".

Nimmt man an, dass die Masse an der Oberfläche des SL bleibt, hat man dasselbe Dilemma, dass die Dichte der Oberfläche an jedem Punkt unendlich ist, da die Oberfläche in der radialen Dimension genauso wie das Zentrum in allen drei Dimensionen keine Ausdehnung hat. Die Flächendichte ist zwar endlich, die Dichte geht aber genauso gegen Unendlich. Spricht man der Oberfläche eine Dicke zu, warum dann nicht dem Zentrum?

So sehe ich das jedenfalls. Stand der Wissenschaft sind unterschiedliche Modelle. Das Modell des Frozen Star vermeidet die Zentralsingularität von außen gesehen, nimmt aber einen Innenraum mit harmonischer Dichteverteilung an (ρ(r)=Ts/4r²π). Dies ergibt sich daraus, dass die Zeitdilatation ein weiteres Absinken der Teilchen bis zum Stillstand verlangsamt. Idealisiert besitzt jede einzelne Massenschale eine Planckmasse mP und einen radialen Abstand einer Plancklänge rP von der nächsten Schale. Und wie ich anderswo geschlussfolgert habe, würde dieses Modell sogar die Feldlinien aus dem Inneren heraus erlauben.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 17:35 #69145

Aus meiner Sicht sieht das Problem so aus:

Wir haben die Allgemeine Relativitätstheorie, die außerhalb von Schwarzen Löchern bislang grandios gut funktioniert. Diese Theorie führt bei Schwarzen Löchern zu Singularitäten.

Wir haben zusätzlich die Quantentheorien (Standardmodell), die man bei der Betrachtung von Schwarzen Löchern ebenfalls berücksichtigen müssen. Wie beide Theorien zusammenspielen, wissen wir nicht. Daher kann derzeit niemand sicher sagen, was wirklich in einem Schwarzen Loch passiert - weder theoretisch noch durch Messung.

Es gibt Leute, die klüger sind und mehr von Physik verstehen als ich, die versuchen die zwei Theorien zusammen zu bringen und daraufhin etwas über das Innere eines Schwarzen Lochs auszusagen. Wer von ihnen mit welcher Schlussfolgerung richtig liegt, weiß niemand.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 20:13 #69146

ClausS schrieb: Wir haben die Allgemeine Relativitätstheorie, die außerhalb von Schwarzen Löchern bislang grandios gut funktioniert. Diese Theorie führt bei Schwarzen Löchern zu Singularitäten.

Das kann man so nicht sagen.

Die Berechnung mittels ART funktioniert schon, aber für diese Rechnung nimmt man an, dass eine Zentralsingularität existiert. Man nimmt also an, dass dort Raum ist und dass die Masse im Zentrum ist. Beides sind reine Annahmen ohne jedes handfeste Indiz, naheliegend zwar aber keinesfalls zwingend. Diese Annahmen werden durch die ART nicht widerlegt, aber sie ergeben sich auch nicht aus der ART.

Weiterhin nimmt man an, dass die Eigenzeit bei Überqueren von rs weiterläuft. Auch das kann niemand bestätigen. Es ist zwar naheliegend aber keinesfalls sicher. Genauso gut kann die Uhr bei rs stehenbleiben, wie es von außen zu beobachten ist. Das ist ähnlich wie beim Ende der Welt, man kann nicht wissen, ob man dort hinunterfällt. Wir haben zwar kein Ende der Welt aber bei rs ist unser Horizont zu Ende.

Natürlich ist die Zentralsingularität eine plausible Annahme nur eben mit dem Schönheitsfehler der Singularität.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 25 05. 2020 21:11 #69149

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Neue Erkenntnisse/ Hinweise zum Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen (Phasenübergang zu einem Quark-Gluon-Plasma bei verschmelzenden Neutronensternen)…

"30 April 2020
Gravitationswellen könnten Existenz des Quark-Gluon-Plasmas beweisen

2017 wurde erstmals entdeckt, dass verschmelzende Neutronensterne ein Signal in Form einer Gravitationswelle verursachen, die auf der Erde detektiert werden kann. Aus der Gravitationswelle lässt sich nicht nur etwas über Gravitation lernen, sondern auch über das Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen. Bei der ersten Entdeckung solcher Gravitationswellen 2017 wurden diese allerdings nicht über den Verschmelzungszeitpunkt hinaus aufgezeichnet.

Dort setzt die Arbeit der Frankfurter Physiker an. Sie simulierten in einem Computermodell verschmelzende Neutronensterne und das Produkt dieser Verschmelzung, um die Bedingungen zu untersuchen, unter denen ein Übergang von Hadronen zu einem Quark-Gluon-Plasma stattfinden könnte und wie sich dies auf die entstehende Gravitationswelle auswirken würde. Das Ergebnis: In einer bestimmten, späten Phase der Existenz des verschmolzenen Objekts fand ein Phasenübergang zu einem Quark-Gluon-Plasma statt und hinterließ ein klares und charakteristisches Muster im Gravitationswellensignal.

Professor Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität/ Frankfurt am Main ist überzeugt: „Wir haben ein im Vergleich zu bisherigen Simulationen neues und wesentlich klarer zu detektierendes Muster in den Gravitationswellen entdeckt. Wenn sich dieses Muster in den Gravitationswellen findet, die wir von künftigen Neutronenstern-Verschmelzungen empfangen, haben wir einen deutlichen Beweis für die Entstehung eines Quark-Gluon-Plasmas im heutigen Universum."

Quelle: aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung/gra...on-plasmas-beweisen/

…und hier noch Link zu Originalpublikation vom 30 April 2020:
Post-merger gravitational-wave signatures of phase transitions in binary mergers;
Lukas R. Weih, Matthias Hanauske, Luciano Rezzolla, Physical Review Letters DOI 10.1103/PhysRevLett.124.171103
arxiv.org/pdf/1912.09340.pdf

“…and isn't faith believing all power can't be seen”

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Letzte Änderung: von UN. (Notfallmeldung) an den Administrator

Gravitation und Fallbeschleunigung 27 05. 2020 09:09 #69197

UN schrieb: aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung/gra...on-plasmas-beweisen/

Auszug aus dem Link:
Professor Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität ist überzeugt: „Wir haben ein im Vergleich zu bisherigen Simulationen neues und wesentlich klarer zu detektierendes Muster in den Gravitationswellen entdeckt. Wenn sich dieses Muster in den Gravitationswellen findet, die wir von künftigen Neutronenstern-Verschmelzungen empfangen, haben wir einen deutlichen Beweis für die Entstehung eines Quark-Gluon-Plasmas im heutigen Universum.“

Wenn man aus einer Bewegung, die einem Tausendstel eines Protonenradius entspricht, herauslesen kann, dass vor Tausenden oder Millionen von Jahren in einer Entfernung von tausenden oder Millionen Lichtjahren Quark-Gluon-Plasmas entstanden ist, dann muß man schon ein sehr großes Vertrauen in seine Messgeräte und seinen daraus resultierenden Simulationen haben. Wer mist, mist Mist dürfte da überwunden sein. Etwas Glaube steckt da schon drinnen, habe ich so das Gefühl. Eine Bewegung, die einem Tausendstel eines Protonenradius entspricht, ist ja nun wirklich nicht viel, um da Grundlagen für eine Simulation herauslesen zu können.

****************************************************

de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem#/me...ensystem_Einfach.svg
Beim Periodensystem ist bei den Elementen rechts oben die Atommasse angegeben. Ist das der Wert, auf dem sich auch die Gravitation errechnet? Das heißt, wenn ich bei 2 Objekten den Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt messe, alle Atome zusammenzähle und mit der jeweiligen Atommasse multipliziere, habe ich dann die Grundlage für die Gravitation?

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Gravitation und Fallbeschleunigung 27 05. 2020 11:25 #69198

badhofer schrieb: Beim Periodensystem ist bei den Elementen rechts oben die Atommasse angegeben. Ist das der Wert, auf dem sich auch die Gravitation errechnet? Das heißt, wenn ich bei 2 Objekten den Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt messe, alle Atome zusammenzähle und mit der jeweiligen Atommasse multipliziere, habe ich dann die Grundlage für die Gravitation?

Im Prinzip ja.
Neutronen und Protonen sind fast gleich schwer (mn/mp-1=0,14%). Die Elektronen fallen auch nicht ins Gewicht (me/mp=0,05% der Protonen bzw me/(mp+mn)=0,025% insgesamt zB He, O etc). Die (negative) Bindungsenergie ist zwar bei größeren Atomen größer und bei noch größeren wieder kleiner, aber auch dies macht kaum einen Unterschied aus. Die atomare Masseeinheit amu ober kurz u = C¹²/12 kann daher im Rahmen ausreichender Genauigkeit zugrunde gelegt werden.

Allerdings ist auch die innere Energie (Temperatur = Druck) zu berücksichtigen. Andererseits verringert sich die Masse um die potentielle Energie (die dann meist in die Temperatur einfließt). Dies macht aber selbst bei der Sonne (an ihrer Oberfläche) nur σ-1=-0,0002 % aus, und im Zentrum ca 3(σ-1)/2=-0,0003%. Bei der Wärmeenergie bin ich mir nicht ganz sicher, aber mT = V·T⁴σT/c³ = 3,3e+9 kg, wenn man nur die Oberflächentemperatur rechnet, also 1,66e-21 Mo somit also vergleichsweise mT/Mo=0%. Im Zentrum mit 15 Millionen K sieht diese Rechnung zwar anders aus. Selbst wenn die gesamte Sonne diese Temperatur hätte (ohne die bekannte Masse zu verändern), würde es aber auch nur 0,0000075 % ausmachen.

Das wusste ich auch noch nicht:
wiki:
In einem Tausendstel des Volumens der Sonne entsteht die Hälfte ihrer Leistung; das ist eine mittlere Leistungsdichte von knapp 140 Watt pro Kubikmeter, nicht mehr als in einem Komposthaufen. Die große Gesamtleistung der Sonne ist also eher die Folge des großen Volumens und die hohe Kerntemperatur eine Folge der dicken Isolierschicht.
wiki:
Dass die stark temperaturabhängige Fusionsreaktion nicht thermisch durchgeht und die Sonne explodiert (oder abschaltet), liegt daran, dass zusätzliche Wärmeleistung das Innere von Sternen nicht heißer macht, sondern kälter, denn die normale Wärmeausdehnung des Gases wird verstärkt, indem der gravitative Druck der angehobenen Schichten nachlässt.
...und Wärmeenergie wird bei der Ausdehnung durch potentielle Energie aufgezehrt (Hubarbeit)...naja "kälter" ist wohl übertrieben.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 27 05. 2020 16:36 #69201

ra-raisch schrieb: Wir können nur von außen darauf blicken und die Eigenschaften M⇒rs⇒V⇒ρ⇒E⇒T⇒S, J⇒a, Q, m≈(M-J-Q), v⇒p, und vielleicht noch ein paar abgeleitete, messen oder berechnen und Rückschlüsse ziehen.

Das (geladene) SL müßte eigentlich auch ein magnetisches Moment bzw Magneton μ, Landéfaktor g, und gyromagnetisches Verhältnis γ haben.

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Gravitation und Fallbeschleunigung 27 05. 2020 18:12 #69203

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Hallo Badhofer,

Vielen Dank für dein Feedback (Kommentar #69197)
urknall-weltall-leben.de/forum/sonstige-....html?start=90#69197

zum Artikel:
„Gravitationswellen könnten Existenz des Quark-Gluon-Plasmas beweisen“,
der am 30 April 2020 auf GOETHE-UNI online – Aktuelle Nachrichten aus Wissenschaft, Lehre und Gesellschaft veröffentlicht wurde.
aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung/gra...on-plasmas-beweisen/

Ich bin mir aber nicht ganz sicher, ob du das richtig verstanden hast.

Hast du denn die Originalarbeit dazu gelesen und verstanden?
arxiv.org/pdf/1912.09340.pdf

Hier ist die Rede von „characteristic gravitational-wave frequency and how its evolution can be used to classify the different scenarios associated with a hadron-quark phase transition.”

Mit besten Grüßen und Wünschen,
UN

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Gravitation und Fallbeschleunigung 27 05. 2020 21:17 #69207

UN schrieb: Hast du denn die Originalarbeit dazu gelesen und verstanden?
arxiv.org/pdf/1912.09340.pdf

Mangels an ausreichenden Englischkenntnissen habe ich das nicht gelesen. Doch auch wenn es in Deutsch geschrieben wäre, würde ich es sicher nicht verstehen. Ich bezweifle lediglich, dass man aus einer Bewegung, die einem Tausendstel eines Protonenradius entspricht, Daten für eine Simulation herauslesen kann, wie sich vor Tausend oder Millionen Jahren in Tausend oder Millionen Lichtjahren entfernten Schwarzen Löchern das Innenleben hinter dem Ereignishorizont ereignet hat. Auch wenn ich dank UWudL in den letzten Jahren die grandiosen Leistungen der Wissenschaft zu bewundern und schätzen gelernt habe, an diesem Punkt ist für mich die Grenze überschritten, wo es mir den Vogel heraushaut :) :) :) Auch wenn ich der einzige bin, dem es so ergeht, ändert das nichts daran.

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