Ich habe da ein Verständnisproblem mit Schwarzen Löchern.
Gedankenexperiment:
Ich habe ein Schwarzes Loch.
Sämtliche Beobachtungen mache ich als ein vom Schwarzen Loch weit entfernter Beobachter.
Jetzt lass ich eine Raumsonde da rein fallen. Infolge der Gravitations-Rotverschiebung wird die Sonde (scheinbar) immer langsamer und kommt am Ereignishorizont (scheinbar) zum Stillstand. So weit so gut. Hab ich alles verstanden.
Das Schwarze Loch (SL) strahlt ja Energie ab (->Hawking).
Dadurch ergibt sich ein stetiger Massenverlust, der schliesslich zur Explosion des SL führt.
Von aussen gesehen ist die Sonde immer noch ausserhalb des SL, auch wenn es explodiert, hat also das SL nie erreicht.
Anders ausgedrückt:
Mathematisch gesehen erreicht die Sonde das SL erst nach unendlich langer Zeit.
Das SL explodiert aber schon nach endlicher Zeit.
Meine Frage: Wie sieht das die Sonde?
Mach ich nen Denkfehler?
Oder wird die Hawking-Strahlung so stark rotverschoben,das das SL auch erst (scheinbar) nach unendlich langer Zeit explodiert?
Hallo
Du stellst eine Betrachtung an , bei der entweder der Nachweis für die verwendeten Theorien fehlt , oder Du stellst falsche Annahmen .
Eine in eine schwarzes Loch fallende Sonde würde , falls Sie einer Rotverschiebung durch Gravitation unterliegt , durch die Anziehung in Bruchteilen von Sekunden sowohl in die Sonne gezogen , als auch zerrissen werden . Ein eventuell rotverschobenes Bild würde einfach innerhalb einer endlichen Zeit verschwinden , allerdings könnte man Ihr Bild noch sehen , wenn sie bereits zerstört ist . Jetzt könnte sich ja auch eine Sonde in einer Umlaufbahn befinden , und Sie ist stabil genug .
Dann fällt Sie nicht hinein , ist entsprechend „rotverschoben“ und auch entsprechend dunkler .
Mit dem Hawking … Da steige ich grundsätzlich nicht besonders durch , aber Energie hat ja die Eigenschaft , sich zu verteilen . Insofern kann er Recht haben .
Ich würde aber im Ganzen damit rechnen , das die Physik in der Nähe eines schwarzen Loches völlig ungewöhnlich ist , zumal man schwarze Löcher nicht direkt , sondern nur indirekt nachweisen kann . Deswegen wird ja auch Ihre Existenz zuweilen angezweifelt .
MfG
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Nicht unbedingt, aber erstens hast Du vernachlässigt, daß sich der Erdeignishorizont des Schwarzen Loches beim Eindrungen der Sonde vergrößert. Es spielt dabei keine Rolle, wie gering dieser Effekt ist, weil das Bild der scheinbar am Ereignishorizont klebenden Sonde beliebig flach wird und somit vollständig in den neuen Horizont heineinpaßt. Damit wird die Sonde auch für einen außenstehenden Beoabchter verschluckt.
Zweitens ist die Schwarzschildmetrik nur in einer stationären Lösung vollkommen streng anwendbar, also nur für ein Schwarzes Loch, das schon immer existiert hat und sich nie verändert. Sobald Du eine Sonde hineinwirfst, wird das Ganze dynamisch und läßt sich nur noch mit massiver Rechenpower lösen. Das wurde auch gemacht und dabei stellte sich heraus, daß der Ereignishorizont eines echten SL nicht so schön sphärisch wie in der Schwarzschildmetrik, sondern eher mit einer bewegten Wasseroberfläche vergleichbar ist. Auch nach solchen Rechungen könnte der außenstehnde Beobachter das Eindringen der Sonde in das SL beobachten.
Oder wird die Hawking-Strahlung so stark rotverschoben,das das
SL auch erst (scheinbar) nach unendlich langer Zeit
explodiert?
Dann gäbe es gar keine Hawking-Strahlung. Die ist für uns nur sichtbar, weil sie außerhalb des Ereignioshorizontes entsteht und das bedeutet, daß sie nicht unendlich rotverschoben wird.
Seit ein gewisser Stephan Hawking rausgefunden hat, dass
leichte Löcher permanent Strahlung emitieren. (sog. Hawking
Strahlung)
Mein Kenntnisstand ist dahingehend: aus der Heisenbergschen Unschärferelation geht hervor, dass auch im völlig leeren Raum Energie und Impuls unbestimmt sind. Nach E=mc² können nun für kurze Zeit bei entsprechend großer Energiefluktuation Teilchen-Antiteilchen-Paare (virtuelle Teilchen) im Vakuum entstehen, die sich jedoch kurz darauf wieder annihilieren müssen. Hawking erkannte nun, dass es möglich ist, dass die enorme Gravitationskraft des SL dieses Paar auseinander reißt und einen Partner hinter den Ereignishorizont zieht. Da die beiden Teilchen verschränkt sind, erhält das andere einen Gegenimpuls und entfernt sich vom SL, das ist die sogenannte Hawking-Strahlung, die man auch messen könnte. Diese Strahlung entstammt aber nicht dem SL sondern aus dem leern Raum unmittelbar davor.
MfG Dirk
Nicht unbedingt, aber erstens hast Du vernachlässigt, daß sich
der Erdeignishorizont des Schwarzen Loches beim Eindrungen der
Sonde vergrößert.
Ja, aber für einen außenstehenden Beobachter dringt sie doch
gar nicht ein.
Ja aber durch die zunehmende Rotverschiebung (Die Energie des Lichts nimmt gegen rot immer mehr ab) wird sie immer dunkler und „verschwindet“ in endlicher Zeit.
Diese Strahlung
entstammt aber nicht dem SL sondern aus dem leern Raum
unmittelbar davor.
Ja, aber das Teilchenpaar hat doch aus dem Vakuum Energie entliehen. Diese Schuld muss auch wieder zurückbezahlt werden, sonst hätte man gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen.
Hier ist es so, dass das Teilchen, das in das Loch fällt negative Energie hat und das Teilchen, das entkommt positive.
Das Teilchen, dass dann in das Loch fällt reduziert dann aufgrund seiner negativen Energie die Gesamtenergie (=Gesamtmasse) des Loches um den selben Betrag, den das entkommende Teilchen wegträgt.
Von außen sieht es also so aus, als ob das Loch Energie bzw. Masse abstrahlt. Es verdampft.
Ja aber durch die zunehmende Rotverschiebung (Die Energie des
Lichts nimmt gegen rot immer mehr ab) wird sie immer dunkler
und „verschwindet“ in endlicher Zeit.
ich versteh nicht, wieso das in endlicher Zeit passieren soll. Die Lichtwellen werden doch nur immer langwelliger, warum soll das Signal aber irgendwann ganz abbrechen?
Hier ist es so, dass das Teilchen, das in das Loch fällt
negative Energie hat und das Teilchen, das entkommt positive.
Das Teilchen, dass dann in das Loch fällt reduziert dann
aufgrund seiner negativen Energie die Gesamtenergie
(=Gesamtmasse) des Loches um den selben Betrag, den das
entkommende Teilchen wegträgt.
Von außen sieht es also so aus, als ob das Loch Energie bzw.
Masse abstrahlt. Es verdampft.
Stimmt, wenn man das so sieht, hast du natürlich recht. Von dieser Seite habe ich es gar nicht betrachtet.
MfG Dirk
Rein durch die technischen Gegebenheiten deines Auges, wirst du nichts mehr sehen, wenn die Rotverschiebung im IR-Bereich liegt. Eine Schlange „sieht“ da etwas länger etwas.
Spätestens wenn die Rot-Verschiebung gegen 3K geht unterscheidet sich deine Sonde nicht mehr von der Hintergrundstrahlung des Weltalls, das „Bild“ deiner Sonde geht im Rauschen unter. Allerdings wenn dein schwarzes Loch gerade am „fressen“ ist, wird so viel Energie (Licht) abgestrahlt, dass du alleine davon schon geblendet wirst und somit gar nichts mehr sehen kannst was dunkler ist.
Halte mal einen Faden direkt vor eine Lampe, du wirst den Faden nicht sehen.
MfG Peter(TOO)
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Rein durch die technischen Gegebenheiten deines Auges,
wirst du nichts mehr sehen, wenn die Rotverschiebung im
IR-Bereich liegt.
Ja, aber physikalische Gegebenheiten hängen doch nicht von den technischen Geräten ab mit denen ich sie beobachte. Fakt ist doch, dass sich nach der Allgemeinen Relativitätstheorie die Sonde immer langsamer dem Horizont nähert (für einen außenstehenden Beobachter) und folglich nie den Horizont überschreitet. Egal, ob ich das jetzt messtechnisch nachverfolgen kann oder nicht.
Spätestens wenn die Rot-Verschiebung gegen 3K geht
unterscheidet sich deine Sonde nicht mehr von der
Hintergrundstrahlung des Weltalls, das „Bild“ deiner Sonde
geht im Rauschen unter.
Genauso wenig, kann es doch davon abhängen wieviel Hintergrundrauschen ich in meinem Gerät habe.
Ok, angenommen es gäbe keine Hintergrundstrahlung und ich hätte ein ideales Messgerät, dass das gesamte Spektrum abdeckt.
Dann würde ich doch beobachten, dass die Sonde nie den Horizont überschreitet, auch wenn die Signale immer schwächer werden.
Und komm mir jetzt nicht mit Quantenmechanik. Die Sache mit der Raumzeit um ein Schwarzes Loch ist eine Theorie die ausschließlich auf der Relativitätstheorie beruht, also muss dieses „Paradoxon“ auch ausschließlich im Rahmen dieser Theorie zu lösen sein.
Ok, angenommen es gäbe keine Hintergrundstrahlung und ich
hätte ein ideales Messgerät, dass das gesamte Spektrum
abdeckt.
Dann würde ich doch beobachten, dass die Sonde nie den
Horizont überschreitet, auch wenn die Signale immer schwächer
werden.
Und komm mir jetzt nicht mit Quantenmechanik. Die Sache mit
der Raumzeit um ein Schwarzes Loch ist eine Theorie die
ausschließlich auf der Relativitätstheorie beruht, also muss
dieses „Paradoxon“ auch ausschließlich im Rahmen dieser
Theorie zu lösen sein.
Sorry etwas QuantenDingsbums muss leider sein.
Das Licht (oder die Strahlung) kann nicht beliebig schwächer werden, da es aus Photonen besteht, die Strahlung nimmt also in Stufen ab.
Irgendwann kommst du an einen Punkt wo nur noch alle 1’000 Jahre ein Photon abgestrahlt wird.
Ist jetzt das Objekt noch sichtbar ??
Das nächste Photon wird vieleicht erst in 10’000 Jahren ausgesendet.
Irgendwie sind wir jetzt bei Schrödingers Katze gelandet ??!!
Das Licht (oder die Strahlung) kann nicht beliebig schwächer
werden, da es aus Photonen besteht, die Strahlung nimmt also
in Stufen ab.
Doch kann es. Die Frequenz der Photonen kann kontinuierlich abnehmen.
Irgendwann kommst du an einen Punkt wo nur noch alle 1’000
Jahre ein Photon abgestrahlt wird.
Ist jetzt das Objekt noch sichtbar ??
Das nächste Photon wird vieleicht erst in 10’000 Jahren
ausgesendet.
Nein, die Anzahl der Photonen/Zeiteinheit bleibt immer gleich, nur ihre Energie nimmt stetig ab.
Von außen sieht es also so aus, als ob das Loch Energie bzw.
Masse abstrahlt. Es verdampft.
muss allerdings dazu gesagt werden, dass das sl normalerweise mehr materie aufnimmt (der weltraum ist nicht wirklich leer - ein paar teilchen schwirren immer herum) als es durch die hawking-strahlung abgibt. das „verdampfen“ dürfte meiner meinung nach erst einsetzen, nachdem der bereich rund um das sl „leergesaugt“ wurde.
soweit ich mich erinnere, steigert sich der effekt, je kleiner das sl ist. während grosse sl nur wenig abstrahlen sollen sehr kleine sl praktisch weissglühend sein (zumindest wurde das in einem buch so behauptet).
gleiches thema, anderes verständnisproblem…
hi leute
ich missbrauche mal diesen thread für ein verständnisproblem meinerseits (weils grad so gut passt).
das sl saugt permanent materie aus seiner umgebung an. laut art verlangsamt sich die zeit in der nähe massereicher objekte. knapp vor der schwarzschild-oberfläche (sso) scheint die zeit praktisch stillzustehen. für einen beobachter von aussen müsste es also so aussehen, als ob nie etwas tatsächlich in das sl reinfällt. es sammelt sich also alles knapp ausserhalb, dringt aber vorerst nicht in das sl ein.
die gesammelte materie hat aber auch eine masse und damit gravitation. wird diese masse=gravitation zu der des sl hinzuaddiert? wenn ja, dann müsste sich der schwarzschildradius ja ausdehnen. die materie, die zuvor noch in „parkstellung“ gelegen ist, wandert damit indirekt in das sl rein. kann man das so sehen oder habe ich irgendwo einen denkfehler?
ganz allgemein: gibt es irgendwo eine homepage, die das thema sl auf wissenschaftliche, aber trotzdem verständliche weise erklärt?
und was genau sind wurmlöcher? gibt es sowas überhaupt (ausserhalb von sience-fiction-romanen)?
erwin
ps: ich weiss, selber googlen macht schlau. ich bin aber überzeugt, dass es hunderte seiten zum thema gibt, aber nur ein geringer prozentsatz brauchbar ist. wenn also jemand schon eine gute seite kennt, würde ich mir stunden des suchens ersparen.
Nein, die Anzahl der Photonen/Zeiteinheit bleibt immer gleich,
nur ihre Energie nimmt stetig ab.
Quatsch, für den außenstehenden Beobachter nimmt aufgrund der Zeitdilatation natürlich zusätzlich auch die Anzahl der Photonen/Zeiteinheit kontinuierlich ab.