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Dunkle Materie in Schwarzen Löchern
 
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DanYo



Anmeldungsdatum: 07.02.2016
Beiträge: 1

Beitrag DanYo Verfasst am: 07. Feb 2016 21:37    Titel: Dunkle Materie in Schwarzen Löchern Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo erstmal!

Mich würde interessieren, wie sich das Verhältnis von DM zu Schwarzen Löchern darstellt.

Im Beitrag von Ethan Siegel
http://scienceblogs.com/startswithabang/2013/07/03/does-dark-matter-affect-the-motion-of-the-solar-system/
ist schön erklärt, dass Sonnensysteme DM nur bis zu einer gewissen Obergrenze durch Gravitation 'einfangen' könn(t)en.
Nun ergibt sich für mich daraus die Frage, was mit DM geschieht, die in ein Schwarzes Loch gerät.

Meine Ideen:
- Gibt das Schwarze Loch die DM wieder frei, da sie nur schwach interagiert? Doch eher unwahrscheinlich, nicht wahr?
- Wird sie absorbiert und der Masse hinzugefügt? Und wenn ja: Wie groß mag der prozentuale Massenanteil der DM in einem alten supermassiven Loch wie Saggitarius A* wohl sein?

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und liebe Grüße,
Daniel
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11990

Beitrag TomS Verfasst am: 08. Feb 2016 08:30    Titel: Antworten mit Zitat

Je nach Modell wechselwirkt DM unterschiedlich mit DM selbst sowie mit gewöhnlicher Materie. I.A. wechselwirkt sie extrem schwach, weswegen sie kaum abgebremst und daher weniger "klumpig" wird als normale Materie. Letztere kann bei Kollisionen ihre Bewegungsenergie in Form von Photonen abgeben; bei ersterer werden dagegen kaum Kollisionen stattfinden, und wenn, dann ist die Emission von Photonen verboten. Daraus folgt, dass die DM einen wesentlich größeren Halo um die Galaxien bildet als gewöhnliche Materie.

Wenn gewöhnliche Materie in ein SL stürzt, geschehen zwei Dinge: 1) Materie folgt der Gravitation und wird dabei komprimiert, 2) und innerhalb der Materie wird es aufgrund der Kompression vermehrt zu Kollisionen kommen. Letzteres findet wohl für DM nicht statt, d.h. die in der Akkretionsscheibe vorhandene DM würde wohl weiter "dunkel" bleiben. Ersteres findet dagegen statt, DM fällt ins SL. Ich sehe keinen Grund, warum dies nicht so sein sollte.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 18. Mai 2016 20:12    Titel: Antworten mit Zitat

Aber bei gewöhnlicher Materie ist es doch im Grunde auch so daß lediglich die Gravitation (welche ja die weitaus schwächste der Kräfte ist) die bestimmende bzw. formgebende Kraft in kosmologischen bzw. galaktischen oder sonnensystematischen Größenordnungen darstellt - die anderen Kräfte bezitzen entweder eine viel zu geringe Reichweite (Kernkräfte) oder im Falle der EM-Kraft wird die neutralisiert. Desweiteren können Photonen sogar auseinandertreibend wirken (Strahlungsdruck) das dürfte allerdings NICHT gegen DM gelten.

Irgendwie erscheint es unlogisch daß die DM nicht auch genauso geballt in Schwerkraftzentren wie Sonnen, Planeten - also inmitten in uns - vorkommt, stattdessen bildet sie weitreichende Halos um Galaxien damit man die Geschwindigkeitdiskrepanzen erklären kann.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 18. Mai 2016 20:16    Titel: Antworten mit Zitat

hmm, wenn ich so drüber nachdenke, müßte eigtl. DM nicht relativ fix ein SL bilden wenn die mit sich selbst gravitativ wechselwirkt? Was sollten denn den Kollaps auch aufhalten?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 7899

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Mai 2016 20:24    Titel: Antworten mit Zitat

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
hmm, wenn ich so drüber nachdenke, müßte eigtl. DM nicht relativ fix ein SL bilden wenn die mit sich selbst gravitativ wechselwirkt? Was sollten denn den Kollaps auch aufhalten?

Gar nichts. Genau das ist das Problem: Um ein kompaktes Objekt zu bilden, müsste DM Energie verlieren, da es aber nur sehr schwach mit anderem Wechselwirt ist das nicht möglich. Daher bilden sich Halos.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 18. Mai 2016 20:55    Titel: Antworten mit Zitat

Jau das leuchtet ein.

Könnte man dann umgekehrt sagen daß immer wenn sich gewöhnliche, baryonische Materie zusammenballt daß es dort immer zu einem Energieverlust kommt, der der "Zusammenballung" (gravitativ) entkommen wird? Also zB die Jets von SL könnten das ja darstellen... aber wie ist es denn wenn sich aus Staub- und Gaswolken zu Sternen verdichten? Schleudert da evtl. sogar die beginnende Rotation die äußeren Teile weg?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 7899

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Mai 2016 20:57    Titel: Antworten mit Zitat

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:

Könnte man dann umgekehrt sagen daß immer wenn sich gewöhnliche, baryonische Materie zusammenballt daß es dort immer zu einem Energieverlust kommt, ...

Ja sonst würde es zu keiner Zusammenballung kommen.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2485

Beitrag DrStupid Verfasst am: 18. Mai 2016 22:27    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Um ein kompaktes Objekt zu bilden, müsste DM Energie verlieren, da es aber nur sehr schwach mit anderem Wechselwirt ist das nicht möglich.


Das gilt nicht für die Bildung eines Schwarzen Loches. Eine homogene kugelförmige Verteilung vollkommen kalter DM würde zwagsläufig zu einem SL kollabieren. Das Problem besteht vielmehr darin, dass die DM nicht völlig kalt ist. Je höher die Temperatur ist, um so geringer wird der Anteil der DM, der zufällig mit der gleichen Geschwindigkeit in Richtung Zentrum unterwegs ist und umso geringer ist die maximale Dichte während des Kollaps. Es hängt von den Anfangsbedingungen ab, ob das für die Bildung eines SL ausreicht oder nicht. Für den Teil, der nicht im SL landet, werden sich potentielle und kinetische Energie lagfristig nach dem Virialsatz verteilen.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 7899

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Mai 2016 22:30    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:

Das gilt nicht für die Bildung eines Schwarzen Loches.

Aha... da gelten also spezielle physikalische Gesetze... gut zu wissen...
Ich



Anmeldungsdatum: 11.05.2006
Beiträge: 658
Wohnort: Mintraching

Beitrag Ich Verfasst am: 23. Mai 2016 14:38    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:

Das gilt nicht für die Bildung eines Schwarzen Loches.

Aha... da gelten also spezielle physikalische Gesetze... gut zu wissen...
Das ist tatsächlich so, weil man hier keinen Gleichgewichtszustand erreichen muss. Deswegen kann man die beim Kollaps gewonnene kinetische Energie behalten, ohne die Bildung eines SL zu verhindern. Das sind aber ziemlich theoretische Fälle eines äußerst symmetrischen Kollapses.
Was außerdem noch nicht erwähnt wurde: Besteht DM wie allseits angenommen aus Fermionen, dann könnte auch der Entartungsdruck den Kollaps stoppen.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2485

Beitrag DrStupid Verfasst am: 23. Mai 2016 19:36    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hat Folgendes geschrieben:
Was außerdem noch nicht erwähnt wurde: Besteht DM wie allseits angenommen aus Fermionen, dann könnte auch der Entartungsdruck den Kollaps stoppen.


Selbst wenn die DM aus Fermionen besteht (was meines Wissens nicht "allseits angenommen" wird), hängt es von der Größe der Ausgangsverteilung ab, ob der Entartungsdruck relevant ist. Bei protogalaktischen Wolken kann sogar der direkte Kollaps der normalen Materie zur Bildung eines schwarzen Loches führen. Dabei ist die Materie weit von der Entartung entfernt.
yukterez



Anmeldungsdatum: 20.09.2014
Beiträge: 96

Beitrag yukterez Verfasst am: 24. Mai 2016 01:58    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Gibt das Schwarze Loch die DM wieder frei, da sie nur schwach interagiert?

Bis irgendwas in ein schwarzes Loch gefallen ist dauert es von außen betrachtet ewig. Die gravitative Zeitdilatation gilt natürlich genauso auch für dunkle Materie wie für normale. Dass also etwas zuerst hineinfällt und nacher wieder herauskommt ist allein schon aus dem Grund ausgeschlossen weil sobald man erst mal herinnen ist draußen die geamte Ewigkeit bereits vergangen ist. Die Frage wäre also um wie viel Uhr da wieder was herauskommen soll, wenn es von außen betrachtet schon unendlich lang dauert bis es überhaupt hineingefallen ist (siehe Plot 4)
Günther



Anmeldungsdatum: 23.11.2010
Beiträge: 221

Beitrag Günther Verfasst am: 24. Mai 2016 10:36    Titel: Antworten mit Zitat

yukterez hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Gibt das Schwarze Loch die DM wieder frei, da sie nur schwach interagiert?

Bis irgendwas in ein schwarzes Loch gefallen ist dauert es von außen betrachtet ewig.

Ich glaube das trifft nicht die Frage. Ein Schwarzes Loch gibt grundsätzlich nichts frei, weder Strahlung noch Materie, egal wie diese interagiert. Das folgt schon daraus, daß die Lichtkegel am Ereignishorizont nach innen gekippt sind.

Mit der Koordinatenzeit läßt sich zudem schlecht argumentieren, weil sie das tatsächliche Geschehen am Ereignishorizont nicht wieder gibt. Eigenzeit würde deshalb im Kontext der Frage mehr Sinn machen.
yukterez



Anmeldungsdatum: 20.09.2014
Beiträge: 96

Beitrag yukterez Verfasst am: 25. Mai 2016 03:39    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Eigenzeit würde deshalb im Kontext der Frage mehr Sinn machen.

Wenn etwas wieder heraus soll dann stellt sich aber eher die Frage wie spät es draußen wäre wenn da wieder was heraus käme. Wenn aber draußen eine Ewigkeit vergeht bevor überhaupt etwas hineinfällt dann kann logischerweise auch nichts mehr heraus kommen, ganz egal was die Eigenzeit des Hineingefallenen ist.

Anders gesagt: wenn draußen eine Uhr ist, und jemand der aus dem schwarzen Loch heraus wollte auf seinem Weg heraus an dieser Uhr vorbei müsste, dann müsste diese Uhr zu dem Zeitpunkt wo er an ihr vorbeikommt auch irgendeine Uhrzeit anzeigen. Das kann sie aber nicht, da zu jeder erdenklichen Uhrzeit die sie bis in alle Ewigkeit anzeigen kann der Hineinfallende noch nicht mal drinnen ist, geschweigedenn wieder heraussen sein kann.

Deinen Einwand nicht nachvollziehen könnend,

Yukterez
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11990

Beitrag TomS Verfasst am: 26. Mai 2016 17:51    Titel: Re: Dunkle Materie in Schwarzen Löchern Antworten mit Zitat

DanYo hat Folgendes geschrieben:
Gibt das Schwarze Loch die DM wieder frei, da sie nur schwach interagiert?

Nein.

Aus der Geometrie und Dynamik der Raumzeit folgt gemäß der ART, dass in Bereichen, die man Schwarze Löcher nennt, alle zeit- und lichtartigen Weltlinien, denen beliebige Objekte, Teilchen usw. folgen können, einlaufend konvergieren, dass also umgekehrt überhaupt keine auslaufende Richtung existiert. Wenn jedoch keine auslaufende Richtung existiert, dann kann aus diesem Bereich sich nichts nach außen gelangen.

Insofern halte ich die Begründung

Günther hat Folgendes geschrieben:
Ein Schwarzes Loch gibt grundsätzlich nichts frei, weder Strahlung noch Materie, egal wie diese interagiert. Das folgt schon daraus, daß die Lichtkegel am Ereignishorizont nach innen gekippt sind.


für absolut sinnvoll und geometrisch präzise.

yukterez hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Eigenzeit würde deshalb im Kontext der Frage mehr Sinn machen.

Wenn etwas wieder heraus soll dann stellt sich aber eher die Frage wie spät es draußen wäre wenn da wieder was heraus käme. Wenn aber draußen eine Ewigkeit vergeht bevor überhaupt etwas hineinfällt dann kann logischerweise auch nichts mehr heraus kommen, ganz egal was die Eigenzeit des Hineingefallenen ist.

Die Diskussion geht etwas an der Sache vorbei.

Man kann m.E. sowohl mit Koordinatenzeit als auch Eigenzeit argumentieren. Das Argument auf Basis der Koordinatenzeit wurde oben diskutiert, ist jedoch m.E. schwächer und zudem unnötig kompliziert

Das Argument auf Basis der Eigenzeit lautet, dass keine Weltlinie existiert, entlang derer das betrachtete Objekt vorwärts bzgl. seiner Eigenzeit den betrachteten Bereich verlässt. Andersherum: physikalische Bewegungen vorwärts bzgl. der Eigenzeit können lediglich in den Bereich eintreten.

Zunächst mal ist unklar, ob die Argumentation tatsächlich so einfach in einer Zeitkoordinate geführt werden kann, die am Horizont singulär wird; evtl. ist die nicht-Existenz einer auslaufenden Weltlinie lediglich ein Artefakt des Koordinatensystems. Damit bleibt unklar, wie eine ein- und später wieder auslaufende Weltlinie innerhalb des Bereiches verbunden sein könnte, wenn doch dieses Koordinatensystems gar nicht innerhalb des Bereiches anwendbar ist.

Außerdem ist die Argumentation auf Basis dieser Zeitkoordinate deswegen unnötig kompliziert, da sie in einem spezifischen (und noch dazu nur bedingt geeigneten) Koordinatensystem geführt wird. Die prinzipielle Argumentation ist nämlich koordinatensystemunabhängig, d.h. die Existenz ausschließlich konvergierender Weltlinien, sogenannter gefangener Flächen oder
nach innen gekippter Lichtkegel benötigt kein spezifisches Koordinatensystem.

Ich halte demnach Günthers Argumentation für primär, die von Yukterez dagegen lediglich für eine spezielle Konsequenz.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Günther



Anmeldungsdatum: 23.11.2010
Beiträge: 221

Beitrag Günther Verfasst am: 27. Mai 2016 09:40    Titel: Re: Dunkle Materie in Schwarzen Löchern Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Die prinzipielle Argumentation ist nämlich koordinatensystemunabhängig, d.h. die Existenz ausschließlich konvergierender Weltlinien, sogenannter gefangener Flächen oder
nach innen gekippter Lichtkegel benötigt kein spezifisches Koordinatensystem.

Ja, das ist ein wichtiger Punkt, der häufig übersehen wird. Man muß sich immer fragen, ob ein Phänomen beobachterabhängig ist oder nicht. Besonders krass ist das beim Unruh-Effekt.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 07. Jun 2016 12:08    Titel: Antworten mit Zitat

Ich glaube die Aussage, daß DM nicht wechselwirkt bezieht sich nur auf die konventionellen physikalischen Kräfte - nicht aber auf die (Scheinkraft) Gravitation.
Tatsächlich wird ja die DM gerade zum Erklären verstärkter gravimetrischer Effekte herangezogen.
Laut dem Standardmodell gibt es mehr DM als "leuchtende" - ergo befindet sich in SL vermutlich auch wesentlich mehr DM als "gefangene leuchtende".

Die Aussage daß nichts aus SL herauskommen kann ist komplett falsch [!].
SL zerstrahlen über kurz od lang mittels Hawkings-Strahlung. Nachdem dieser Prozeß beendet ist, ist das SL auch weg und das wirft dann die Frage auf, wo die "anscheinend in der Zeit/Unendlichkeit stehengebliebene Materie" denn so hin ist? Vorallem im Bezug auf einige Gesetze der Physik/Natur die besagen daß im Universum nichts verloren gehen kann!

Antwort: Alles was drin war wurde zerstrahlt. Es spielt in diesem Sinne auch keine Rolle ob die "äußere Erscheinung" oder "Information" noch nachträglich nachvollziehbar ist oder nicht - sondern nur ob die Äquivalenz oder Energieerhaltung weiter besteht.

Zur Weltlinie: Die wird über das Antiteilchen der HS gebildet welches natürlicherweise ein Negativäquivalent zum positiven Teilchen darstellt - daher bewegt es sich auch in der Zeit rückwärts. (daher ist die Definition der Zeitrichtung in Hawkings Arbeit doch nicht so trivial)

Und die Auflösung bzw. Befreiung der im SL gefangenen "in der Zeit stillstehenden Materie/Energie" passiert (für diese) instantiv und zwar just in dem Moment wenn die Dilation die Zeit stehenbleiben läßt - da sich dann das umgebende Universum unendlich schnell (in der Zeit) bewegt und somit auch superviel negative Partikel gebildet werden/einfallen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11990

Beitrag TomS Verfasst am: 07. Jun 2016 14:01    Titel: Antworten mit Zitat

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Ich glaube die Aussage, daß DM nicht wechselwirkt bezieht sich nur auf die konventionellen physikalischen Kräfte - nicht aber auf die Gravitation.

Stimmt.

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Laut dem Standardmodell gibt es mehr DM als "leuchtende" - ergo befindet sich in SL vermutlich auch wesentlich mehr DM als "gefangene leuchtende".

Stimmt nicht unbedingt. Auf der Erde leben sicher mehr Ameisen als Runder, ich esse jedoch trotzdem deutlich weniger Ameisensteaks als Rinderfilet :-)

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Die Aussage daß nichts aus SL herauskommen kann ist komplett falsch [!].
SL zerstrahlen über kurz od lang mittels Hawkings-Strahlung.

Zunächst mal bezieht sich diese Diskussion auf die klassische Theorie ohne Hawkingstrahlung. Wenn man letztere berücksichtigt, dann muss man auch die Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung berücksichtigen: diese ist wesentlich höher als die Temperatur eines typischen SLs, d.h. ein typisches SL absorbiert deutlich mehr Energie aus der kosmischen Hintergrundstrahlung als es über Hawkingstrahlung emittiert, d.h. im Mittel wächst es. Letztere wäre ausschließlich für mikroskopische Löcher relevant. Ob solche existieren und ob Hawkings Rechnungen für diese überhaupt zutreffend sind ist heute offen.

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Und die Auflösung bzw. Befreiung der im SL gefangenen "in der Zeit stillstehenden Materie/Energie" passiert (für diese) instantiv und zwar just in dem Moment wenn die Dilation die Zeit stehenbleiben läßt - da sich dann das umgebende Universum unendlich schnell (in der Zeit) bewegt und somit auch superviel negative Partikel gebildet werden/einfallen.

Si tacuisses, philosophus mansisses (Boëthius)

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 08. Jun 2016 07:27    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Stimmt nicht unbedingt. Auf der Erde leben sicher mehr Ameisen als Runder, ich esse jedoch trotzdem deutlich weniger Ameisensteaks als Rinderfilet :-)


Was meinst Du wie viele Ameisen so ein Freiland-Rind unabsichtlich mit dem Gras frißt?
Der Punkt ist daß die DM doch haupsächlich dazu herangezogen wird, die galaktischen Strukturen zu erklären (d.h. ohne diese mathematischen Korrekturen kann die ART alleine unser Universum garnicht nachsimulieren...)
So wie ich es verstanden habe richtet sich die leuchtende Materie eher an der DM aus.
In diesem Sinne halte ich auch Neutrinos oder Photonen als Stellvertreter oder Teil der DM als völlig ungeeignet, da, diese zwar in Sternen erzeugt werden aber sich letztlich ziemlich gleichmäßig im Universum verteilen - also der Großteil davon befindet sich im interstellaren Niemandsland (und das kann nicht erklären warum die Galaxien nicht auseinanderfliegen).

Und die ganzen großen Spiralgalaxien haben btw alle SMSL in ihren Zentren was bedeutet daß sich die Materie genauso um sie anordnet.


Aber ok. Ich erinnere mich jetzt wieder. Die DM hat Probleme Energie loszuwerden deshalb klumpt sie weniger zusammen oder verringert ihren Orbit usw

Bei akkretierenden SL wird die Materie ja aufgeheizt und ein Teil in Jets ausgestossen was wiederrum diesem Energieverlust gleichkommt...

TomS hat Folgendes geschrieben:

Zunächst mal bezieht sich diese Diskussion auf die klassische Theorie ohne Hawkingstrahlung. Wenn man letztere berücksichtigt, dann muss man auch die Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung berücksichtigen: diese ist wesentlich höher als die Temperatur eines typischen SLs, d.h. ein typisches SL absorbiert deutlich mehr Energie aus der kosmischen Hintergrundstrahlung als es über Hawkingstrahlung emittiert, d.h. im Mittel wächst es. Letztere wäre ausschließlich für mikroskopische Löcher relevant. Ob solche existieren und ob Hawkings Rechnungen für diese überhaupt zutreffend sind ist heute offen.


Deswegen hab ich "über kurz od lang" geschrieben. Wir befinden uns in einem ewig-expandierenden Universum welches konstant abkühlt. Ist es nicht auch ein Gesetz daß die Unordnung ständig steigt? SL müssen dann aber auch unordentlicher werden. Bis alles komplett zerstrahlt ist. Und eigentlich müßte es da noch nichtmal zu Ende sein denn Strahlung bedeutet immernoch Restwärme und die müßte auch weiter & weiter fallen...
Haben Photonen, Neutrinos, Ele & Positronen eigentlich eine Halbwertszeit? Bzw. zerfallen die evtl. durch andere Mechanismen in einer extrem weit entfernten Zukunft?
Ich meine selbst diese Partikel halten Energie & Impuls und müßten demnach auch Gravitation abgeben - und wenn sie es tun verlieren sie doch aber sukzessiv an Energie.
Wann wird der Energieverlust so groß daß keine inherente Energie mehr vorhanden ist? (sagen wir mal in einem Universum in dem so gut wie keine Wechselwirkung mehr stattfinden wird...)


Zuletzt bearbeitet von Kassiopeija am 08. Jun 2016 08:12, insgesamt einmal bearbeitet
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 08. Jun 2016 07:56    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Si tacuisses, philosophus mansisses (Boëthius)


Fakt ist, es gibt einen Ausgangspunkt A (Materie im SL) und einen Endpunkt B (SL komplett zerstrahlt) - und keine der hier gegebenen Erklärungen beschreibt den Weg von A-->B ohne Widerspruch bzw. Paradoxon.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 08. Jun 2016 09:32    Titel: Antworten mit Zitat

sorry für den triplepost muß nochmals nachhaken...

1. Wenn DM Probleme hat sich zusammenzuklumpen - warum tut sie es dann dennoch auf galaktischem Ausmaße?
Wenn ich richtig informiert bin soll es in den intergalaktischen Voids kaum/keine Materie/DM geben. Und unter dem Aspekt daß diese Voids riesenvolumig sind, dagegen sind doch die Filamente/Walls/diese netzartige Verwebung der Galaxienhaufen schon als kompakt anzusehen. Also woher kommt das?

2. Selbst DM ist doch eigentlich einem konstanten Energieverlust durch die Abgabe von Gravitation ausgesetzt. Dieser mag evtl. insignifikant sein aber über einen entspr. großen Zeitrahmen evtl. dann doch nicht mehr. Und das führt mich gleich zum dritten Punkt:

3. Selbst ohne HS verliert ein SL genauso beständig Energie über Gravitationsabstrahlung. Das war in dem Artikel über den Nachweis der Gravitationswellen eindeutig entnehmbar. Könnte theoretisch alles jemals ins SL eingefallene sich in Gravitation umwandeln?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11990

Beitrag TomS Verfasst am: 08. Jun 2016 21:11    Titel: Antworten mit Zitat

Nochmal ganz kurz, die wesentliche Einwände stehen bereits oben:

Da DM weniger stark klumpt und damit in weiten Bereichen eine geringere Dichte hat, und da wir zu wenig über die Natur der DM wissen, ist die Schlussfolgerung, dass SLs überwiegend DM enthalten, zwar nicht abwegig, aber auch nicht zwingend.

Da Hawkings Rechnungen in semiklassischen Näherung durchgeführt werden und nicht auf mikroskopische SLs ausgedehnt werden dürfen ist die vollständige Zerstrahlung von SLs nicht gesichert (richtig ist, dass nach Hawkings Berechnung SLs über sehr lange Zeiträume teilweise verdampfen werden).

SLs verlieren nur dann teilweise Energie über Gravitationswellen wenn sie verschmelzen oder durch Materieeinfall "gefüttert" werden. Sphärisch symmetrische SLs (Schwarzschild) sowie axial-symmetrische rotierende SLs (Kerr) entsprechen einer statischen bzw. stationären Raumzeit und strahlen keine Gravitationswellen ab.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 12. Jun 2016 02:55    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Antwort. Ich hab mal versucht mich ein wenig zu Gravitationswellen einzulesen aber der Wikipedia-Artikel klärt iwie wenig auf...

Zitat:
SLs verlieren nur dann teilweise Energie über Gravitationswellen wenn sie verschmelzen oder durch Materieeinfall "gefüttert" werden


Soll das bedeuten daß die "Welle" eigentlich nur dann entsteht, wenn es rapide Veränderungen im Gravitationsfeld von Objekten gibt?
Die moderne Definition von Masse beinhaltet ja auch Impulse & Energie. 2 SL die sich umkreisen, dabei immer näher kommen und dadurch immer schneller werden (laut Artikel wurden sie nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt!) müßten ja dadurch an Energie (=Masse =höhere Gravitation) gewinnen, aber sobald sie verschmelzen kommt das System zur Ruhe und die Gravitation sinkt rapide ab. Kann man das so sagen?

Sind diese Gravitationswellen vielleicht in etwa so was wie ein gravitativer Dopplereffekt? Denn wenn sich Gravitation nicht sofort sondern auch mit c fortbewegt, und wenn sich 2 SL so schnell umkreisen, evtl. ständig zu uns hin +fort, dann könnte doch auch das diese Wellen verursachen oder?

Aber irgendwie könnte man die Artikel auch anders deuten - nämlich daß die SL ihre Masse verlieren weil sie sie in Gravitation umsetzen und abstrahlen - also verlieren so wie wenn eine Sonne Masse verliert aufgrund ihrer ausgesendeten Strahlung. Es gibt ja Theorien die ein Graviton annehmen - und da die Gravitation unendliche Reichweite hat und sich zudem nicht abschirmen läßt - dann müßte eigtl. alles was eine Masse hat ständig diese Gravitonen verlieren. Kommt das einem herkömmlichen Energieverlust gleich?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11990

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Jun 2016 09:49    Titel: Antworten mit Zitat

Schwarze Löcher verlieren dann und nur dann Energie über Gravitationswellen, wenn sie entstehen, verschmelzen oder durch Zufluss von Materie vergrößert und dabei deformiert werden. Diese Deformation wird sozusagen "abgestrahlt", das SL selbst geht wieder in den maximal symmetrischen Zustand über.

Die Lösungen von Schwarzschild und Kerr für nicht-rotierende sowie rotierende SLs sind stationär, d.h. diese SLs strahlen keine Gravitationswellen ab. Eine sphärisch symmetrische Raumzeit ist eindeutig, d.h. bei einem sphärisch symmetrischen Kollaps einr Materieverteilung zu einem SL werden ebenfalls keine Gravitationswellen abgestrahlt.

Gravitonen ändern nichts an diesem Bild. Auch eine stationäre Ladungsverteilungen hat ein elektrisches Feld, strahlt jedoch keine Photonen ab.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 12. Jun 2016 12:28    Titel: Antworten mit Zitat

Weil die Photonen die das magnetische Feld bilden, wieder zum System zurückkehren aufgrund der Tatsache daß ein Dipol vorliegt.

Masse hat aber keinen Dipol.

Für mich besteht da also schon ein gravierender Unterschied: Wenn so ein Graviton ein System verläßt dann ist dieses System nach diesem Verlassen geschrumpft, je nachdem was aufgewendet wurde, um das Graviton zu erzeugen.
Oder aber man geht her und sagt daß die Krümmung der Raumzeit eine inhärente Eigenschaft der Masse ist die keinerlei Aufwand benötigt - in diesem Fall frage ich mich halt wie man dann den beständigen Verlust von Gravitonen ausgleicht?

Machen wir mal ein ganz einfaches Beispiel:
In einem hypothetischen Universum das komplett leer, erkaltet & frei von sonstigen Wechselwirkungen ist sitzt ein einzelnes, massebehaftetes Teilchen. Es hat keinerlei Impulse, Wärme od. sonstigen Energiezustände aber es besitzt ja zumindest eine Ruhemasse. Und diese müßte Gravitation verursachen. Würde dieses Teilchen jetzt auf ewige Zeit diese Gravitation aufrecht erhalten ohne daß es in irgend einer Form/Weise dafür etwas aufbringen muß?

BTW ist Dir dieser Forscher bekannt der meinte er könne einen Warpantrieb bauen - er bräuchte dazu nur Materie die eine negative Masse hat. Laut seinen eigenen Aussagen wäre solche "exotische Materie" laut der ART möglich! Ist das wahr?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 7899

Beitrag jh8979 Verfasst am: 12. Jun 2016 13:06    Titel: Antworten mit Zitat

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Weil die Photonen die das magnetische Feld bilden, wieder zum System zurückkehren aufgrund der Tatsache daß ein Dipol vorliegt.

Das ist Quatsch.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 11990

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Jun 2016 13:16    Titel: Antworten mit Zitat

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Weil die Photonen die das magnetische Feld bilden, wieder zum System zurückkehren aufgrund der Tatsache daß ein Dipol vorliegt.

Sorry, aber das ist Quatsch.

Woher stammt die Idee?

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Wenn so ein Graviton ein System verläßt dann ist dieses System nach diesem Verlassen geschrumpft, je nachdem was aufgewendet wurde, um das Graviton zu erzeugen ... in diesem Fall frage ich mich halt wie man dann den beständigen Verlust von Gravitonen ausgleicht.

Ein statisches Gravitationsfeld wird nicht von dynamischen Gravitonen vermittelt. Genausowenig wie ein statisches elektrisches Feld von dynamischen Photonen.

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
... sitzt ein einzelnes, massebehaftetes Teilchen ... es besitzt ja zumindest eine Ruhemasse. Und diese müßte Gravitation verursachen.

Nein.

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
... ist Dir dieser Forscher bekannt der meinte er könne einen Warpantrieb bauen - er bräuchte dazu nur Materie die eine negative Masse hat. Laut seinen eigenen Aussagen wäre solche "exotische Materie" laut der ART möglich! Ist das wahr?

Es existiert tatsächlich eine exakte Lösung der ART, die eine Raumzeitgeometrie mit einer Art Raumzeitfalte = Warp beschreibt: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive

In dem Artikel findest jedoch auch 'zig Argumente, warum das theoretisch und praktisch wohl doch nicht funktioniert.
Kassiopeija



Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 86

Beitrag Kassiopeija Verfasst am: 12. Jun 2016 13:56    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Woher stammt die Idee?


Laufen die Photonen, welche das magnetische Feld bilden, nicht auf den Magnetfeldlinien von & zu dem Objekt der das Feld in erster Linie erzeugt?

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ein statisches Gravitationsfeld wird nicht von dynamischen Gravitonen vermittelt. Genausowenig wie ein statisches elektrisches Feld von dynamischen Photonen.


Au backe, ich hab anscheinend extremen Nachholbedarf zur Funktionsweise von Photonen. Irgendwie war mir das schon immer ein wenig suspekt daß die Träger von unterschiedlichen Kräften sind und sich - je nachdem - unterschiedlich bewegen. Das muß ich erstmal verdauen.
Und den Begriff "dynamisches Graviton" lese ich hier zum ersten Mal. Eine websearch erbrach 0 Ergebnisse. Wird denn Gravitation unterschiedlich erzeugt? Es ist zum Mäuse melken - je mehr ich wissen will desto mehr Fragen werden aufgeworfen bzw. ich muß alles über den Haufen werfen...

Zitat:
Nein.

D.h. nur eine beschleunigte Masse kann gravitativ wirken? Was ist wenn das Teilchen einen Eigendrehimpuls hätte - würde es dann wenigstens Gravitation im Verhältnis zur Energie dieses Eigendrehimpluses austrahlen/bewirken?
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 12. Jun 2016 14:14    Titel: Antworten mit Zitat

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Laufen die Photonen, welche das magnetische Feld bilden, nicht auf den Magnetfeldlinien von & zu dem Objekt der das Feld in erster Linie erzeugt?

Nein. Da läuft nichts. Ein statisches Feld ist einfach "da".

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
Und den Begriff "dynamisches Graviton" lese ich hier zum ersten Mal.

War etwas unglücklich gewählt.

Zu Photonen: man kann rein rechnerisch die elektrische Kraft vermittelt durch sogenannte virtuelle Photonen beschreiben; diese sind jedoch nicht dynamisch, es handelt sich um reine Rechengrößen; das durch sie beschriebene Feld ist statisch, es ist einfach "da". Demgegenüber sind reelle Photonen nicht statisch, sie vermitteln elektromagnetische, sich dynamisch im Raum ausbreitende Felder, u.a. Licht.

Kassiopeija hat Folgendes geschrieben:
D.h. nur eine beschleunigte Masse kann gravitativ wirken?

Ah, hatte mich verlesen, sorry.

Ja, ein einzelnes massebehaftetes Teilchen verursacht eGravitation, d.h. ein Gravitationsfeld. Nein, dieses Teilchen verursacht keine Abstrahlung von Gravitonen
Felix86



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Beitrag Felix86 Verfasst am: 12. Jun 2016 17:32    Titel: Antworten mit Zitat

Vielleicht sollten sich die Diskutanten einigen, ob man über hypothetische Gravitonen diskutieren möchte oder über die klassische ART, die ohne das Graviton als Austauschteilchen auskommt. Aber sehr wohl Gravitationswellen postuliert, die jüngst erst nachgewiesen wurden.

Ich habe ein wenig das Gefühl, dass hier einige Begrifflichkeiten durcheinander fliegen.
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 12. Jun 2016 18:15    Titel: Antworten mit Zitat

Felix86 hat Folgendes geschrieben:
Vielleicht sollten sich die Diskutanten einigen, ob man über hypothetische Gravitonen diskutieren möchte oder über die klassische ART, die ohne das Graviton als Austauschteilchen auskommt. Aber sehr wohl Gravitationswellen postuliert, die jüngst erst nachgewiesen wurden.

Das ist für die oben diskutierte Frage egal. In niedrigster = klassischer Näherung sind Gravitonen nur Gravitationswellen.

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Beitrag Felix86 Verfasst am: 12. Jun 2016 18:59    Titel: Antworten mit Zitat

Das verwundert mich jetzt. Denn jedes Objekt wirkt gravitativ, aber doch nicht jedes Objekt sendet immer Gravitationswellen aus, oder?
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 12. Jun 2016 20:19    Titel: Antworten mit Zitat

Aber ein statisches Gravitationsfeld ist keines von beiden. Ein statisches elektrisches Feld ist auch keine elektromagnetische Welle.
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Beitrag Felix86 Verfasst am: 12. Jun 2016 20:26    Titel: Antworten mit Zitat

Könntest du das näher erklären? Ich kann dir nicht ganz folgen.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 12. Jun 2016 23:28    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn du die Elektrodynamik mittels Eichfeldern und Feldstärken



formulierst, dann hast du zunächst vier unabhängige Freiheitsgrade.

Wenn du nun eine physikalische Eichfixierung durchführst, dann eliminierst du z.B. zunächst das unphysikalische Feld A°, zu dem es keinen kanonisch konjugierten Impuls gibt, sowie als zweitens ein "longitudinales" Feld. Es bleiben je zwei transversale Polarisationen



übrig, die zur kinetischen Energie und zu den Wechselwirkungstermen der Stromdichten mit den Eichfeldern beitragen, wobei diese beiden A- und E-Felder kanonisch konjugiert sind und die dynamischen Freigeitsgrade (quantisiert: die Photonen) darstellen.


Außerdem resultiert aus dem Wechselwirkungsterm von A° mit der Ladungsdichte ein Term der Form



D.h. hier liegt ganz ohne dynamisches elektromagnetisches Feld ein "statisches" Coulombpotential zwischen den Ladungsdichten vor. Ähnlich funktioniert das auch in komplizierteren Eichtheorien. Und diese Rechnung bleibt im wesentlichen auch bei der Quantisierung gültig.

Für die Gravitation muss von diese Rechnung im Hamiltonformalismus leider schuldig bleiben; der Hamiltonian H bzw. das Gaußsche Gesetz haben eine ähnliche bzw. identische Form wie in der SU(2) QCD, allerdings ist H ~ 0, und daher führt man die folgenden Schritte anders durch; die Eliminierung der unphysikalischen Freiheitsgrade verläuft allerdings ähnlich, d.h. wiederum, dass die Materie-Wechselwirkung nicht-dynamische Terme generiert.

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