Erstes schwarzes Loch fotografiert

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Phönix75
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Phönix75 »

NoelWilliamMoelders hat geschrieben: Freitag 19. April 2019, 20:46 Ich weiss wirklich nicht mehr, wie ich euch noch entgegenkommen kann, damit ihr mich auch versteht. :(

Um jemanden zu verstehen, muss er erst mal etwas sinn- und gehaltvolles von sich geben. ;)
Nichts ist so, wie es scheint.
NoelWilliamMoelders
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von NoelWilliamMoelders »

wenn Ameisen vor Giganten stehen, sehen sie auch nur schwarze Gummisohlen
Mit freundlichen Grüssen
Noel W. Moelders
An Analog Guy in a Digital World
oder die Rebellion der Träumer
Grauer Wolf
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Grauer Wolf »

@SchwarzeKatz: Es liegt im mathematischen Wesen eines jeden Schwarzen Loches, daß die gesamte in ihm gefangene Masse auf einen Punkt vom Radius Null zusammengefallen sein soll -- was zu einer ganzen Menge physikalischer und philosophischer Probleme führt. Zum Glück gibt sich Mutter Natur jede erdenkliche Mühe, uns vor solch garstigen Dingen wie Singularitäten in der Raumzeit abzuschirmen. Oder anders gesagt: Zu jedem Schwarzen Loch gibt es einen bestimmten Abstand, der nur von der im Schwarzen Loch gefangenen Masse abhängt, innerhalb dessen die Schwerkraft des Schwarzen Lochs lokal so stark ist, daß nicht einmal mehr Licht dagegen ankämpfen kann und deshalb unwiederbringlich im Schwarzen Loch verschwindet. Diesen Abstand wird nach seinem Entdecker "Schwarzschild-Radius" genannt. Etwas weiter weg vom Schwarzen Loch gibt es dann noch einmal einen anderen Abstand, der ebenfalls nur von der im Schwarzen Loch gefangenen Masse abhängt, innerhalb dessen es für Materie dann keinen Weg zurück mehr gibt.

Wenn Leute von der "Größe" oder dem "Radius" eines Schwarzen Loches sprechen, dann meinen sie meist den Schwarzschild-Radius.

Ein Schwarzes Loch der Masse unserer Erde hat einen Schwarzschild-Radius von ungefähr neun Millimetern. Für die Masse unserer Sonne läge der Radius bei ungefähr drei Kilometern. Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße hat eine Masse von vielleicht 3 bis 5 Millionen Sonnenmassen und einen Schwarzschild-Radius von immerhin schon bis knapp zehn Millionen Kilometern. Im Zentrum mancher, extrem weit von uns entfernten Galaxien vermutet man Schwarze Löcher mit Massen von bis zu 40 Milliarden Sonnenmassen -- was ungefähr einem Fünftel der Masse unserer Milchstraße entspräche.

Stellt sich also nicht nur Dir die Frage, wie solche Monster entstehen können....

Schwarze Löcher von wenigen Sonnenmassen lassen sich dadurch erklären, daß das Zentrum eines entsprechend massereichen Sterns am Ende seines Lebens in sich zusammenfällt, bis da ein Schwarzes Loch ist, während die Hülle des Sterns in einer gewaltigen Supernova-Explosion abgestoßen wird. Man darf dann getrost annehmen, daß es in den unendlichen Weiten des Universums durchaus auch vorkommt, daß sich solche Schwarzen Löcher zu einem größeren vereinigen. Das erklärt dann aber immer noch nicht, wie mehrere Millionen oder Milliarden Sonnenmassen zusammenkommen können. Bei dem Thema kratzt sich die versammelte Wissenschaft noch am Kopf -- was nicht heißen soll, daß ich da nicht meine eigenen Ideen hätte, wie man das bewerkstelligen könnte. Aber das ist eine andere Geschichte, die ein andermal erzählt werden soll.

Zu guter Letzt: Ja, um jede Masse herum wird der dreidimensionale Raum zu einem Trichter verbogen, in dessen Zentrum die Masse sitzt. Im Falle des Schwarzen Lochs ist der Trichter unendlich tief, wird ab einer gewissen Tiefe für uns jedoch unsichtbar. In den Außenbereichen unterscheidet sich dieser Trichter jedoch nicht von dem nur endlich tiefen Trichter, den zum Beispiel unsere Sonne erzeugt.
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Graphiel
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Graphiel »

Als astrophysikalisch interessierter Mensch habe ich auch ohne tiefere wissenschaftliche Kenntnisse zu besitzen das Bild des schwarzen Loches erst einmal mit Bewunderung für die Leistungen der Wissenschaftler gefeiert. Seit mich vor einigen Jahren Professor Harald Lesch mit seiner Sendung Alpha Centauri für das Thema begeistern konnte lese ich da immer wieder gerne über Neuigkeiten. An dieser Stelle dann übrigens auch mal von mir ein Dankeschön an Grauer Wolf für die weiteren Erläuterungen, wie denn nun die Aufnahmen zu Stande kamen.

Zum dem Punkt Galaxie frisst Galaxie noch mal eine kleine Frage: Ich meine mich daran erinnern zu können, dass sich unsere Nachbargalaxie Andromeda auf uns zubewegt und die Milchstraße in keine Ahnung wie vielen Milliarden Jahren kreuzen wird. Wird sich dieser Vorgang des "Galaxie fressens" dann durch die galaktischen schwarzen Löcher beider Galaxien wiederholen, oder ist dies eher nicht zu erwarten?
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Grauer Wolf
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Grauer Wolf »

Absolut richtig. Die Andromeda Galaxy und unsere Milchstraße werden sich in etwa 4.5 Milliarden Jahren durchdringen und zu einer großen Elliptischen Galaxie verschmelzen. Die beiden supermassereichen Schwarzen Löcher, die jeweils im Zentrum der Andromeda Galaxie und unserer Milchstraße sitzen werden sich dann ins Zentrum der verschmolzenen Galaxie bewegen und dort ebenfalls verschmelzen.

Englisches Video zum Thema
Deutsches Video zum Thema
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Charlotte Sometimes
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Charlotte Sometimes »

@Grauer Wolf
Es liegt im mathematischen Wesen eines jeden Schwarzen Loches, daß die gesamte in ihm gefangene Masse auf einen Punkt vom Radius Null zusammengefallen sein soll -- was zu einer ganzen Menge physikalischer und philosophischer Probleme führt.
Hihi, das kann ich mir vorstellen.
Für die Masse unserer Sonne läge der Radius bei ungefähr drei Kilometern.
Das klingt irgendwie ziemlich mickrig. :P ,aber ich habe auch schon mehrmals gelesen,das unsere Sonne zu einer Supernova gar nicht fähig sei. Irgendwie erklärt sich mir das jetzt.
innerhalb dessen die Schwerkraft des Schwarzen Lochs lokal so stark ist, daß nicht einmal mehr Licht dagegen ankämpfen kann
Jetzt mal ganz laienhaft,aber interessiert gefragt,da die Lichtgeschwindigkeit ja ein gewisses "Tempo" drauf hat, wie hoch muss dann der "Sog" der Schwerkraft dann erst sein...und wenn die Masse so klein... bzw. da muss es doch eine hyperextreme Dichte geben oder nicht?
Graphiel
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Graphiel »

Ich finde schon die Vorstellung von der Materie eines Neutronensten nur schwer in Bilder zu fassen. Ein Material was so schwer und dicht gepackt ist, dass die Elektronen in die Atomkern gepresst werden. Und dabei sind wir dann ja noch ein paar Schritte von dem Material entfernt, was ein schwarzes Loch zu einem schwarzen Loch macht. Alles in allem aber höchst faszinierend :)
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Grauer Wolf
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Grauer Wolf »

@SchwarzeKatz: OK, ich begebe mich hier jetzt mal auf wissenschaftliches Glatteis, indem ich statt der Einsteinschen Allgemeinen Relativitätstheorie die mathematisch etwas einfach zugängliche Newtonsche Gravitationstheorie verwende:

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Die Formel beschreibt die Schwerkraft zwischen zwei Körpern der Massen M₁ und M₂, die sich im Abstand r voneinander befinden. Je größer die Massen, desto stärker die Schwerkraft zwischen ihnen. Daher der Eindruck der meisten Leute, es müßten ungeheuer große Massen involviert sein, wenn es um Schwarze Löcher geht.

Stimmt aber nicht.

Denn nach obiger Formel nimmt die Schwerkraft auch zu, wenn der Abstand zwischen den beiden Körpern kleiner wird. Und genau das ist der Trick beim Schwarzen Loch. Wenn ich den Durchmesser der Masse M₁ immer weiter verkleinere, dann kann ich die Masse M₂ entsprechend auch immer näher an die Masse M₁ bringen, so daß die Schwerkraft zwischen den beiden Massen immer weiter zunimmt -- bis der Radius der Masse M₁ und somit der Abstand r gegen Null und die Schwerkraft gegen Unendlich geht.

Ich kann also auch aus einem einzelnen Elementarteilchen mikroskopisch kleiner Masse ein Schwarzes Loch machen, wenn es mir nur gelingt, das Teilchen auf einen entsprechend kleinen Raum zusammenzuquetschen. Manche Leute befürchten, daß genau dies am LHC Beschleuniger des CERN geschehen könnte. Da der Schwarzschild-Radius eines solchen Schwarzen Löchleins jedoch viel, viel kleiner ist als der Abstand zwischen zwei Atomkernen in unserer irdischen Materie, würde ein solches Schwarzes Löchlein mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ungehindert und ungebremst durch die Erde rasen, selbige verlassen und in die unendlichen Weiten des Weltalls entschwinden.

Langer Rede kurzer Sinn: Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs ist nicht wegen seiner Masse so groß, sondern wegen seines winzigen Radius. Und ja, winziger Radius bedeutet dann auch extrem hohe Dichte.

Jetzt müssen wir dann aber doch wieder zurück zur Allgemeinen Relativitätstheorie...

Photonen, also Licht, bewegt sich immer und überall und in jedem Bezugssystem mit Lichtgeschwindigkeit (die allerdings vom Material, durch das sich das Licht bewegt, abhängt). Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs kann das Licht also nicht auf geringere Geschwindigkeit abbremsen. Der Grund, weshalb die Scherkraft des Schwarzen Lochs das Licht dennoch nicht entweichen läßt, kann man auf zwei unterschiedliche aber gleichwertige Sichtweisen darlegen:

(1) Ein Photon hat keine Ruhemasse -- weshalb es sich auch mit Lichtgeschwindigkeit bewegen muß. Die Bewegungsenergie des Photons hängt mit seiner Wellenlänge (oder Frequenz) zusammen. Je röter das Licht, desto geringer seine Energie. Je blauer das Licht, desto höher seine Energie. Wenn sich Licht nun gegen die Schwerkraft einer Masse bewegt, also von der Masse weg, dann verliert es Bewegungsenergie. Seine Wellenlänge wird also immer länger, das Licht immer röter. Wenn das Licht aus einem Schwarzen Loch zu entkommen versucht, verliert es so viel Bewegungsenergie, daß seine Wellenlänge nach Unendlich und seine Frequenz nach Null geht -- und nichts mehr zu sehen ist.

(2) In der Nähe einer Masse sind die Bahnen, auf denen sich das Licht bewegt, zur Masse hin gekrümmt. Licht wird also durch Schwerkraft abgelenkt. Innerhalb des Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs ist der Raum derart stark gekrümmt, daß jede mögliche Bahn, auf der sich Licht bewegen kann, ins Zentrum des Schwarzen Lochs führt.

@Graphiel: Neutronensterne finde ich auch etwas spannender als Schwarze Löcher, weil man sie eben noch beobachten und physikalisch untersuchen kann. Was sich innerhalb des Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs abspielt, ist einfach nur müßige Spekulation. Wir werden es nie erfahren.
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Graphiel »

Wobei ich die Faszination für schwarze Löcher schon verstehen kann. Gerade dieses Unbekannte, Fragen, die wohl nie beantwortet werden, welche aber zu den wildesten Spekulationen einladen machen schwarze Löcher für viele (so auch mich) ähnlich spannend wie die Frage nach einer wie auch immer gearteten Existenz nach dem Tod. Nur mit dem Unterschied, dass wir bei letztem auch Erfahrungen sammeln werden, selbst wenn wir es gar nicht wollen. Wie sich das hingegen anfühlt auch nur am Rande eines schwarzen Loches entlang zu fliegen und zu versuchen da mal "rein" zu schauen wird eine Erfahrung bleiben, die wir in absehbarer Zeit wohl nicht erleben werden. :D
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Re: Erstes schwarzes Loch fotografiert

Beitrag von Grauer Wolf »

Die Betonung im letzten Satz sollte liegen auf nicht erleben... In der unmittelbaren Nachbarschaft eines Schwarzen Lochs nimmt die Schwerkraft selbst bei minimalen Unterschieden im Abstand schon derart heftig zu, daß jegliche Materie durch die unterschiedlich starke Anziehung zwischen vorne und hinten in ihre atomaren Bestandteile zerrissen wird, lange bevor sie den Ereignishorizont erreicht. Mit Schwarzen Löchern ist einfach nicht zu spaßen.

Aber ich verstehe, was Du meinst.... und das ist ja auch, was Wissenschaft jeglicher Art letztendlich so spannend macht: Die Grenzen zwischen reiner Spekulation und faktisch verifizierbarem Wissen immer weiter in Richtung Wissen zu verschieben.
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