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Verschmelzung zweier supermassiver SL 27 Mai 2022 20:21 #2081

  • Gaby Füsser
  • Gaby Füssers Avatar Autor
Warum hoffen wir die Verschmelzung dieser beiden SL beobachten zu können, wenn wir doch ein außenstehender Beobachter sind.
Für den scheint es doch, dass sich ein Objekt, das in ein SL stürzt, am Rand des Schwarzschild-Radius unendlich langsam auf diesen zu bewegt und von uns aus gesehen diesen nie erreichen wird?
Muss man sich das so vorstellen, dass wir im Rahmen der Messgenauigkeit die Verschmelzung als solche schon erkennen bevor diese extreme Zeitdilatation zu bemerken ist. Wir also das eigentliche Verschmelzen (das Verschmolzen sein) nie "sehen" werden?
Oder bin ich völlig auf dem Holzweg?

Verschmelzung zweier supermassiver SL 27 Mai 2022 23:39 #2083

Es geht dabei vor allem um die Überprüfung der Vorhersage sowie sukzessive Beobachtung, aber auch um die Größenordnung dieses Ereignisses.

Die Verschmelzung zweier SL führt dazu, dass sich der Radius des neuen SL aus den beiden Einzelradien addiert, also vergrößert sich der Querschnitt/π von
rs1²+rs2² → (rs1+rs2)² = rs1²+rs2²+2rs1·rs2

Was man tatsächlich beobachtet, ist jedoch nicht die Verschmelzung selbst, sondern die Gravitationswellen, die vorher entstehen. Die Rotation des Doppelsystems endet bzw geht allerspätestens dann in einen Sturz über, wenn der Photonradius von 1,5 rs erreicht wird, denn ab hier wäre mehr als Lichtgeschwindigkeit für einen Orbit nötig. Hier beträgt die Zeitdilatation erst
σ = ²√(1-rs/r) = ²√(1-1/1,5) = 0,57735
Die von außen beobachtete shapiroverzögerte Geschwindigkeit entspricht dabei übrigens genau dem Wert nach Newton
σ·c = ²√(0,5/1,5)c = ²√(rs/(2r))c = ²√(1/3)c

Tatsächlich beginnt der Sturz bereits beim marginal stabilen ISCO=3 rs, weil hier der Orbit nicht mehr stabil ist, weil er (bei jeder geringsten Störung, zB Abstrahlung von GW) mehr Energie benötigt, als durch den Potentialverlust frei wird.

Beim (Übergang in den) Sturz werden (allmählich) keine nennenswerten GW mehr wie vorher im Orbit erzeugt, hinzu kommt dann die zunehmende Zeitdilatation bzw Rotverschiebung, wobei sich auch das Fenster (Strahlbreite) der abgestrahlen GW verkleinert, weil ein immer größerer Anteil ins SL fällt.
Letzte Änderung: von Rainer Raisch.

Verschmelzung zweier supermassiver SL 28 Mai 2022 12:36 #2087

  • Peter
  • Peters Avatar Autor
Könnte man mit dem JWST etwas erkennen oder vielleicht die Daten der Chinesen bestätigen?

Verschmelzung zweier supermassiver SL 28 Mai 2022 13:06 #2088

Es gibt bereits durchaus weitere Stimmen. Das Problem ist eher die Berechnung als die Beobachtung.

arxiv.org/search/?query=j1430&searchtype=all

Entdeckt wurde das Binärsystem mit der Zwicky Transient Facility mit 16 CCD zu je 6144×6160 pixel, womit 47 Quadratgrad abgedeckt werden. Das JWST könnte sicher weitere Details finden (Ø Primärspiegel 6,5 m). Hα hat eine Wellenlänge von 656,28 Nanometer. Hierfür wäre NIRCam des JWST mit einem Gesichtsfeld von 2,3′ × 2,3′ (Bogenminuten) zuständig. Die Winkelauflösung beträgt hier 0,034″ bzw. 0,068″ (Bogensekunden), dies ist ungefähr gleich dem ZTF.
Letzte Änderung: von Rainer Raisch.

Verschmelzung zweier supermassiver SL 28 Mai 2022 19:04 #2090

  • Steffen Zeidler
  • Steffen Zeidlers Avatar Autor
Frage: Wird Schwarzschildradius bei der Annäherung der beiden Massen verformt?
Es wirkt dann ja die Gravitation von beiden Massen und es gibt sogar zwischen den beiden Massen immer einen Bereich bei denen sich beide Gravitationskräfte gerade aufheben sollten.

Verschmelzung zweier supermassiver SL 29 Mai 2022 02:36 #2092

und es gibt sogar zwischen den beiden Massen immer einen Bereich bei denen sich beide Gravitationskräfte gerade aufheben sollten

Dies ist ein Missverständnis.

Zwar ist ein SL nur ein SL, wenn es gravitativ anziehend ist, doch das Hauptmerkmal des rs ist die Zeitdilataton σ=²√(1+2Φ/c²)=0, die allein durch das Potential Φ=-M·G/r=-c²/2 und nicht durch den Gradienten des Potentials g=∇Φ=M·G/r² bestimmt wird. Insoweit addieren sich die Wirkungen der beiden SL, so dass sich der rs im Bereich zwischen beiden SL vergrößert. Die Stärke der Anziehung bei rs nennt man κ=g(rs) sinkt ohnehin mit der Größe κ·rs=c²/2 für ein symmetrisches SL, nach der Verschmelzung ist κ also ohnehin kleiner als vorher, da ja rs=rs1+rs2 größer wird, und während der Verschmelzung besteht keine Symmetrie, also auch uneinheitliche Gravitationskräfte.
Letzte Änderung: von Rainer Raisch.

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