Schwarze Löcher

[Agent Scullie]

Okay, aber dein Post impliziert, dass in Planeten und Neutronensternen die gleiche Art Materie steckt.

in meinem Post steht nur, dass es die gleiche Art von Druck ist (nichtthermischer Entartungsdruck).

[SadamSkywalker]

die Gravitation ist immer anziehend, deswegen hat jeder Körper das Bestreben, unter seiner Eigengravitation zu kollabieren. [...]Nach Unterschreiten des Schwarzschild-Radius schließlich gibt es kein Halten mehr: selbst ein noch so hoher Druck könnte dem Kollaps dann keinen Einhalt mehr gebieten.

DANKE! Das war super und verständlich erklährt (ich hab zwar noch nicht alle Zusammenhänge raus, aber dazu reicht mein Wissenstand auch noch nicht aus).

Noch eine Frage: wie entsteht eigendlich dieser Jet, der aus SLs herausschießt? Die "Hawking-Strahlung" kann es ja nicht sein, die geht viel zu langsam ab.
Nach dem bisher gesagten habe ich die Vermutung, dass es sich zum Partikel handelt, die gar nicht in das SL "hereingegangen" sind, sondern sich immer schneller und immer enger um das Schwarze Loch gedreht haben, während sie sich immer mehr den Polen nähern. Dann werden sie zerstückelt und irgendwie (hier hakt meine "Theorie") "losgelassen" werden (Bzw. dem SL entkommen).

[Agent Scullie]

Noch eine Frage: wie entsteht eigendlich dieser Jet, der aus SLs herausschießt? Die "Hawking-Strahlung" kann es ja nicht sein, die geht viel zu langsam ab.
Nach dem bisher gesagten habe ich die Vermutung, dass es sich zum Partikel handelt, die gar nicht in das SL "hereingegangen" sind, sondern sich immer schneller und immer enger um das Schwarze Loch gedreht haben, während sie sich immer mehr den Polen nähern. Dann werden sie zerstückelt und irgendwie (hier hakt meine "Theorie") "losgelassen" werden (Bzw. dem SL entkommen).

so in etwa. Genauer weiß ich's auch gerade nicht.

[HiroP]

so in etwa. Genauer weiß ich's auch gerade nicht.

Und auch niemand sonst. Denn der Mechanismus, der Jets verursacht, ist noch nicht vollständig verstanden.

Betrachten wir mal folgende Analogie:
Ein rotierendes schwarzes Loch verhält sich wie ein rotierender elektrischer Leiter. Ist das Loch von leitendem, also ionisierten Gas, umgeben, das ein Magnetfeld enthält, so bildet sich zwischen Polen und Äquator des Lochs eine Spannungsdifferenz aus, und das Loch wirkt, vereinfacht gesagt, wie eine Batterie. Der elektrische Strom, der durch den Spannungsabfall in Gang gesetzt wird, kann dem schwarzen Loch Rotationsenergie entziehen, die in abströmende Jets umgewandelt werden kann. Die in der Akkretionsscheibe des Lochs vorhandenen Magnetfelder können diesen Prozess je nach ihrer Struktur begünstigen oder hemmen (auf kleinräumigen Skalen häufig die Richtung wechselnd wäre schlecht).

[SadamSkywalker]

Ich habe in einem Lexikon über Astronomie (und auch in diesem Treat, glaube ich) vor kurtzem gelesen, dass ein SL nicht nur für gravitation sorgt, sondern auch eine sehr starke Elektrische Ladung und dementsprechende Magnetfelder hat.

Wenn diese Magnetfelder nun so angeordet sind, dass sie an den Polen eine abstoßende (oder von dem SL wegleitende) Wirkung erzielen, könnte dass ausreichen, um den Teilchen, die ja eh falt mit c fliegen, die "Flucht" zu ermöglichen.

[HiroP]

Ich habe in einem Lexikon über Astronomie (und auch in diesem Treat, glaube ich) vor kurtzem gelesen, dass ein SL nicht nur für gravitation sorgt, sondern auch eine sehr starke Elektrische Ladung und dementsprechende Magnetfelder hat.

Siehe oben.

Wenn diese Magnetfelder nun so angeordet sind, dass sie an den Polen eine abstoßende (oder von dem SL wegleitende) Wirkung erzielen, könnte dass ausreichen, um den Teilchen, die ja eh falt mit c fliegen, die "Flucht" zu ermöglichen.

Das ganze ist schon ein wenig komplizierter. Die Teilchen fliegen übrigens nicht schon fast mit Lichtgeschwindigkeit, sie werden erst im Jet auf diese Geschwindigkeit beschleunigt. Wie kommst du darauf?

[SadamSkywalker]

Ich dachte, die würden um das SL herumfliegen und dabei immer schneller werden, bis sie bei 99%c sind...

[Astrofan80]

und was gewährleistet die Stabilität der festen Materie wenn nicht der Entartungsdruck?

Also ich war auch immer der Ansicht, dass Planeten stabil sind, weil sie sich im hydrostatischen Gleichgewicht befinden. Entarte Materie taucht doch nur bei Körpern höherer Masse bzw. Dichte auf? Der Druck und die Dichte zum Beispiel im Erdinneren reicht doch niemals aus, um entartete Materie entstehen zu lassen.

Noch eine Frage: wie entsteht eigendlich dieser Jet, der aus SLs herausschießt? Die "Hawking-Strahlung" kann es ja nicht sein, die geht viel zu langsam ab.

Zu diesem Thema gab es glaube ich mal eine Alpha Centauri Sendung, deren Name mir gerade entfallen ist. Und diese Jets entstehen ja nicht nur in der Umgebung (rotierender) Schwarzer Löcher z.B. auch bei Protosternen auf. Auf jeden Fall muss eine Akkretionsscheibe vorhanden sein, wo durch die Rotation der Materie starke Magnetfelder entstehen und diese Jets entstehen lassen.

[Agent Scullie]

Also ich war auch immer der Ansicht, dass Planeten stabil sind, weil sie sich im hydrostatischen Gleichgewicht befinden.

und was befindet sich im hydrostatischen Gleichgewicht so typischerweise im Gleichgewicht? Richtig: Kräfte, die die Materie zu komprimieren versuchen, und solche, die dem entgegenwirken. Letztere beruhen auf dem Entartungsdruck. Gäbe es den nicht, gäbe es kein Gleichgewicht, und auch nicht die bekannte Inkompressibilität von Flüssigkeiten und Festkörpern.

Entarte Materie taucht doch nur bei Körpern höherer Masse bzw. Dichte auf? Der Druck und die Dichte zum Beispiel im Erdinneren reicht doch niemals aus, um entartete Materie entstehen zu lassen.

siehe meine Erläuterung in dem Posting aus dem du meine Frage zitiert hast (#23). Das Elektronengas in Festkörpern ist entartet (außer bei Halbleitern und Isolatoren der Anteil, der im Leitungsband ist).

[HiroP]

Ich dachte, die würden um das SL herumfliegen und dabei immer schneller werden, bis sie bei 99%c sind...

Ja, mit der allgemeinen Relativitätstheorie kann man zeigen, dass Materie in radialer Richtung den Ereignishorizont immer mit Lichtgeschwindigkeit passiert.
Dieser Bereich zählt aber bereits nicht mehr zur Akkretionsscheibe.
Die Beschleunigung der Materie geschieht auf andere Weise. Meine Erklärung oben war stark vereinfacht.

Hier kannst du alles ausführlich nachlesen, inklusive anderer Bildungsszenarien.

[Agent Scullie]

Ja, mit der allgemeinen Relativitätstheorie kann man zeigen, dass Materie in radialer Richtung den Ereignishorizont immer mit Lichtgeschwindigkeit passiert.

ein reichlich sinnfreies Statement, wenn man nicht angibt, in welchem Koordinatensystem das so sein soll.

In Schwarzschild-Koordinaten passiert einfallende Materie den EH überhaupt nicht, da sie aufgrund der gravitativen Zeitdilatation immer langsamer wird, wenn sie sich dem EH annähert. In Kruskal-Koordinaten passieren radial einfallende Lichtstrahlen des EH mit Lichtgeschwindigkeit, radial einfallende Materie mit Unterlichtgeschwindigkeit.
In frei fallenden Koordinaten schließlich kann man laut

Schwarzschild Geometry

die Metrik als

ds^2 = -dt_ff^2 + (dr + v dt_ff)^2 + Winkelanteile

schreiben, wobei am EH v = c ist, so dass für ein Materieteilchen, dessen Eigenzeit durch dt_ff gegeben ist, am EH dr = -c dt_ff gilt, und folglich dr/dt_ff = -c ist. Das ist jedoch nicht die Fallgeschwindigkeit, da dr nur die Radialkoordinatendifferenz ist, nicht die zurückgelegte Strecke. Aufgrund der Raumkrümmung (hier ist es wirklich die Krümmung des Raumes, auf die es ankommt, nicht die der Raumzeit) ist das nicht dasselbe, vielmehr gilt für die zurückgelegte Strecke dl = sqrt(g_rr) dr = dr/sqrt(1 - rS/r), was aber am EH, d.h. bei r = rS, keinen sinnvollen Wert ergibt.

Auch sollte erwähnt werden, dass ein Teilchen mit dr/dt_ff = +- c nicht mit einem Teilchen mit v = c in einer flachen Raumzeit zu vergleichen ist. Das durch den EH fallende Materieteilchen ist zeitartig, es verstreicht eine positive Eigenzeit für das Teilchen, es ist nicht lichtartig wie Photonen in einer flachen Raumzeit. Man kann am Raumzeit-Diagramm unschwer erkennen, dass radial einfallende Photonen noch schneller fallen. Man hat einfach nur die frei fallenden Koordinaten so "zurechtkonstruiert", dass sich dr/dt_ff = -c ergibt.

[HiroP]

ein reichlich sinnfreies Statement, wenn man nicht angibt, in welchem Koordinatensystem das so sein soll.

Kein sinnfreies Statement, wenn man bedenkt, dass wir hier nicht in einer Vorlesung über Relativitätstheorie sind.

[Agent Scullie]

Kein sinnfreies Statement, wenn man bedenkt, dass wir hier nicht in einer Vorlesung über Relativitätstheorie sind.

dann ist es erst recht sinnfrei, da man sicher sein kann, dass es zu falschen Vorstellungen führt. Der durchschnittliche Laie denkt intuitiv in einem Koordinatensystem, dem die Schwarzschild-Koordinaten am nächsten kommen. Und in Schwarzschild-Koordinaten ist das Statement nunmal falsch.

[Astrofan80]

[...] ds^2 = -dt_ff^2 + (dr + v dt_ff)^2 + Winkelanteile [...]

Bitte mal alle die Hand heben, die das jetzt verstanden haben.

dann ist es erst recht sinnfrei, da man sicher sein kann, dass es zu falschen Vorstellungen führt. Der durchschnittliche Laie denkt intuitiv in einem Koordinatensystem, dem die Schwarzschild-Koordinaten am nächsten kommen. Und in Schwarzschild-Koordinaten ist das Statement nunmal falsch.

Bedenke bitte, das ein Großteil der User hier Physik (geschweige denn die ART) zum letzten Mal in der Abiturstufe hatten. Die Wenigsten hier hatten z.B. Physik im Hauptfach an der Uni. Den ganzen Schmus kann man sicherlich auch populärwissenschaftlicher erklären.

[McWire]

und was befindet sich im hydrostatischen Gleichgewicht so typischerweise im Gleichgewicht? Richtig: Kräfte, die die Materie zu komprimieren versuchen, und solche, die dem entgegenwirken. Letztere beruhen auf dem Entartungsdruck. Gäbe es den nicht, gäbe es kein Gleichgewicht, und auch nicht die bekannte Inkompressibilität von Flüssigkeiten und Festkörpern.

siehe meine Erläuterung in dem Posting aus dem du meine Frage zitiert hast (#23). Das Elektronengas in Festkörpern ist entartet (außer bei Halbleitern und Isolatoren der Anteil, der im Leitungsband ist).

Ich glaube ich habe den Kern des Problems mit diesem Thema ausgeknobelt.

Es ist ganz einfach ein sprachliches Problem.

Der Entartungsdruck schützt die "normale" Materie davor aufgrund der Eigenschwerkraft zu entarten und ist keine reine Eigenschaft entarteter Materie.

Ein 0815-Mensch denkt, wenn etwas einen Entartungsdruck erzeugt, ist es entartet... ist es aber nunmal nicht.... zumindestens dann nicht, wenn man unter "entarteter Materie" den Zustand in einem weißen Zwerg oder Neutronenstern versteht.

So wie ich das verstanden habe:

Normale Materie -> Entartungsdruck > Gravitationsdruck
Entartete Materie Stufe 1 (weißer Zwerg) -> Elektronen-Entartungsdruck = Gravitationsdruck
Entartete Materie Stufe 2 (Neutronenstern) -> Elektronen-Entartungsdruck < Gravitationsdruck -> (Bild von "Neutronium") Neutronen-Entartungsdruck = Gravitationsdruck
Entartete Materie Stufe 3 (Quark-Stern) -> ?
Schwarzes Loch -> Neutronen-Entartungsdruck < Gravitationsdruck -> Materiekollaps zu einer Singularität.