Fragen zu Schwarzen Löchern.

[Dannyboy]

Wenn Gagantua eine Staubscheibe hat, würde die tatsächlich hochenergetische Strahlung aussenden, die alles Sterilisiert. Aber das muss ja nicht vorhanden sein. Sagitarius a ist ja auch inaktiv.

[spidy1980]

Gargantua hat aber eine Staubscheibe. Die kann man mehr als deutlich sehen im Film.

https://www.youtube.com/watch?v=_GdEsdEfZvc

Ab 0:17 (ich brauch diesen ganzen folgenden Shot unbedingt als animierten Desktophintergrund. das sieht soo Hammer aus)

[Agent Scullie]

Oder rotiert das Schwarze Loch? Wie muss ich mir das vorstellen, rotiert da die Singularität?

Bei einem rotierenden schwarzen Loch rotiert am Ereignishorizont gewissermaßen der Raum selbst. Das führt dazu, dass in einem kleinen Bereich außerhalb des Ereignishorizonts, der Ergosphäre, alles, also alle Materieteilchen, von der Rotation des schwarzen Loches mitgerissen werden. Ein Teilchen kann dann z.B. nicht mehr radial auf das schwarze Loch zustürzen, sondern wird unweigerlich auf eine Spiralbahn gezwungen. Man nennt das auch Frame Dragging.

Für die Singularität im Zentrum hat die Rotation zur Folge, dass sie ringförmig statt punktförmig wird. Wenn ich das richtig verstanden habe, hat der Ring, den sie bildet, aber trotzdem den Radius null, ist folglich auf irgendeine Weise eben doch punktförmig.

[Dannyboy]

Gargantua hat aber eine Staubscheibe. Die kann man mehr als deutlich sehen im Film.

Dann sollte das Raumschiff verdampfen.

[spidy1980]

Dann sollte das Raumschiff verdampfen.

Ohne spezielle Schutzvorkehrungen, ja. Die Staubscheibe gibt definitiv Strahlung ab, sonst wären die drei Planeten drumrum unbewohnbar.

[Dannyboy]

Da gibt es keine speziellen Schutzvorrichtungen.

[Nilani]

Bei einem rotierenden schwarzen Loch rotiert am Ereignishorizont gewissermaßen der Raum selbst. Das führt dazu, dass in einem kleinen Bereich außerhalb des Ereignishorizonts, der Ergosphäre, alles, also alle Materieteilchen, von der Rotation des schwarzen Loches mitgerissen werden. Ein Teilchen kann dann z.B. nicht mehr radial auf das schwarze Loch zustürzen, sondern wird unweigerlich auf eine Spiralbahn gezwungen. Man nennt das auch Frame Dragging.

Für die Singularität im Zentrum hat die Rotation zur Folge, dass sie ringförmig statt punktförmig wird. Wenn ich das richtig verstanden habe, hat der Ring, den sie bildet, aber trotzdem den Radius null, ist folglich auf irgendeine Weise eben doch punktförmig.

Danke für die Erklärung.
Hier gerate ich wieder mal an die Grenzen meiner Vorstellungskraft. Rotierender Raum oder ringförmige Singularität, puh, muss ich wohl so hinnehmen. 

Aber wenigstens lag ich ja richtig mit meiner Annahme, dass auf diesen Planeten kein Leben möglich wäre. Licht und Wärme müsste so ein großes Schwarzes Loch ja genügend abgeben, nur die Gammastrahlung ist halt ungünstig.

Hätte so ein Planet nicht auch eine gebundene Rotation?

Und noch einmal meine Frage zum Magnetfeld: ist das mit dem eines Pulsars vergleichbar, stärker oder schwächer? Bei Planeten die um einen Pulsar kreisen soll doch schon allein das Magnetfeld tödlich sein.

[spidy1980]

Danke für die Erklärung.
Hier gerate ich wieder mal an die Grenzen meiner Vorstellungskraft. Rotierender Raum oder ringförmige Singularität, puh, muss ich wohl so hinnehmen. 

Bei rotierenden Singularitäten stoße ich auch an meine Grenzen. Wie kann sich etwas dass keinen Radius hat um sich selbst drehen? Erfordert Rotation nicht eine räumliche Ausdehnung?

Oder anders gefragt, wie unterscheidet sich eine rotierende Singularität von einer nicht-rotierenden?

Hätte so ein Planet nicht auch eine gebundene Rotation?

Millers Planet (der mit den Wellen) hat tatsächlich eine. Er "wackelt" nur leicht, weswegen die Wellenberge immer ein paar Kilometer vor- und zurückschwappen.

So erklärt es jedenfalls Kip Thorne.

[Agent Scullie]

Und noch einmal meine Frage zum Magnetfeld: ist das mit dem eines Pulsars vergleichbar, stärker oder schwächer? Bei Planeten die um einen Pulsar kreisen soll doch schon allein das Magnetfeld tödlich sein.

Dieser Quelle zufolge:

Karussell der Raumzeit

ist es stärker und schwächer zugleich
Einerseits stärker, weil die Magnetfeldlinien stärker komprimiert sind, und andererseits schwächer - um nicht zu sagen: null - weil die Magnetfeldlinien so stark komprimiert sind, dass sie gar nicht mehr aus dem schwarzen Loch heraus reichen:

Nun wird man sich fragen, was passiert denn mit dem Magnetfeld des Sterns, wenn er kollabiert? Es müsste doch zu ungeheurer Stärke verdichtet werden, noch viel mächtiger als bei den Magnetaren. Doch auch hier siegt die Gravitation. Die magnetischen Feldlinien werden immer mehr nach unten gebogen und wenn der Stern den kritischen Radius erreicht hat, ragt keine einzige mehr aus dem Loch heraus.

Wenn es in der Umgebung eines schwarzen Loches starke Magnetfelder gibt, dann stammen die nicht vom schwarzen Loch selbst, sondern von der Staubscheibe, in der es ja so heiß ist, dass sich ein Plasma bildet, in dem starke elektrische Ströme fließen, die dann Magnetfelder erzeugen.

Bei rotierenden Singularitäten stoße ich auch an meine Grenzen. Wie kann sich etwas dass keinen Radius hat um sich selbst drehen? Erfordert Rotation nicht eine räumliche Ausdehnung?

Die Singularität selbst rotiert ja nicht. Die ist nur ringförmig. Rotieren tut aber die Raumzeit um sie herum.

[Nilani]

Wenn es in der Umgebung eines schwarzen Loches starke Magnetfelder gibt, dann stammen die nicht vom schwarzen Loch selbst, sondern von der Staubscheibe, in der es ja so heiß ist, dass sich ein Plasma bildet, in dem starke elektrische Ströme fließen, die dann Magnetfelder erzeugen

Dann erzeugen diese Magnetfelder die Jets? Und sind solche Magnetfelder nun tödlich?

[Agent Scullie]

Dann erzeugen diese Magnetfelder die Jets? Und sind solche Magnetfelder nun tödlich?

Wie man hier nachlesen kann:

Raubtierfütterung

sind es im wesentlichen Magnetfelder, die für die Entstehung der Jets verantwortlich sind:

Die Ausbildung magnetischer Strukturen in den Akkretionsscheiben führt uns zu einem weiteren erstaunlichen Effekt, nämlich der Entstehung so genannter Jets. Nicht alle zum Schwarzen Loch hinabstürzende Materie wird durch den Horizont zur Singularität gezwungen, ein Teil kann auch durch das Magnetfeld abgelenkt werden. Entlang der magnetischen Feldlinien wird die Materie extrem beschleunigt und gelangt zu den Polen des Schwarzen Lochs, von wo sie mit teilweise fast Lichtgeschwindigkeit in den Raum gestoßen wird.

Da solche Magnetfelder vermutlich ähnlich stark sein werden wie die von Magnetaren, oder sogar stärker, werden die vermutlich auch tödlich sein. Der Grund, warum so starke Magnetfelder tödlich sind, wird hier genannt:

Magnetare

Um sich eine Vorstellung von der Stärke eines solchen Magnetfeldes machen zu können, besuchen wir in Gedanken einen Magnetar:

Bereits aus einer Entfernung von 200 000 [km] wird er unsere Kreditkarten löschen und uns die Münzen aus der Geldbörse ziehen. Der Verlust unserer Zahlungsmittel wäre dann aber bei weiterer Annäherung unsere geringste Sorge! Solch ein Magnetfeld ist für jeden Organismus absolut tödlich, da es direkt die Atome und Moleküle beeinflusst.

[Nilani]

Danke für die Erklärung, Agent Scullie.

Klingt nach einem unangenehmen Tod.

[Wolf4310]

Danke für die Erklärung.
Hier gerate ich wieder mal an die Grenzen meiner Vorstellungskraft.

Denk einfach mal an eine Badewanne wo der Stöpsel gezogen ist, der Abfluß wäre die Singularität, der Strudel in etwa der Ereignishorizont, die Wasseroberfläche der Raum und die rotierende Wasseroberfläche um den Strudel entsprechend der rotierende Raum

[Comander1956]

Hallo,
ich danke ebenfalls nochmal Agent Scullie für seine Erklärungen. Aber eines brennt mir noch unter den Nägeln.
Wie würde der Sturz in ein schwares Loch (Typ Interstellar) nach den neuesten Erkenntnissen wirklich ablaufen? Und wie lange zeitlich Minuten oder auch Stunden, würde dieser andauern? Damit meine ich die Zeitspanne nach überschreiten des Ereignishorizonts, bis zu dem Punkt wo das Raumschiff zerstört und damit die Besatzung getötet würde?

Würde es dürch die Gezeitenkräfte auseinandergerissen (im Film wird es mit einem prasselnden Geräusch, regelrecht zestückelt, bis sich um Cooper der schützende Tesserakt bildet), oder vielleicht eher verdampft?

Und könnte ein Fantsieraumschiff wie die Enterprise E diesen Sturz überstehen?

Ich weis eigentlich hirnrissige Fragen, weil es vermutlich noch viele menschliche Generationen braucht, um tatsächlich sich einem schwarzen Loch nähern zu können.

Aber mich faszinieren diese Gedankenexperimente, was wäre wenn.
Gruß,
Richard

[Agent Scullie]

Wie würde der Sturz in ein schwares Loch (Typ Interstellar) nach den neuesten Erkenntnissen wirklich ablaufen?

Die Frage musst du präziser stellen. Der Sturz läuft so ab, dass man erst den Ereignishorizont durchfällt und schließlich auf die zentrale Singularität trifft. Das wirst du aber vermutlich nicht meinen.

Und wie lange zeitlich Minuten oder auch Stunden, würde dieser andauern? Damit meine ich die Zeitspanne nach überschreiten des Ereignishorizonts, bis zu dem Punkt wo das Raumschiff zerstört und damit die Besatzung getötet würde?

Der Sturz vom Ereignishorizont bis zur zentralen Singularität dauert, in der Eigenzeit des fallenden Beobachters gemessen, 2/3 rs/c, wobei rs der Schwarzschildradius ist und c die Lichtgeschwindigkeit. Bei einem schwarzen Loch mit 10 Sonnenmassen und rs = 30 km also

2/3 * (30 km) / (300000 km/s) = 0,066 ms

Bei einem supermassiven schwarzen Loch mit 1 Mio. Sonnenmassen und rs = 3000000 km

2/3 * (3000000 km) / (300000 km/s) = 6,6 s

Die Zeitspanne, bis die Gezeitenkräfte sehr stark werden, ist etwas kürzer.

Würde es dürch die Gezeitenkräfte auseinandergerissen (im Film wird es mit einem prasselnden Geräusch, regelrecht zestückelt, bis sich um Cooper der schützende Tesserakt bildet)

Ich habe mir gestern den Film nochmal auf Bluray angesehen. Da war nichts davon zu sehen, dass der Ranger zerstört wird, es wird nur gezeigt, dass Cooper kurz vor Erreichen des Tesserakt mit dem Schleudersitz aussteigt. Was dann mit dem Ranger passiert, wird nicht gezeigt. Das Prasseln, das offenbar von Teilchen der Staubscheibe stammt, die mit dem Ranger kollidieren, war vorher.

oder vielleicht eher verdampft?

Wenn da noch jede Menge anderer Materie drum herum ist, die beim Sturz ins schwarze Loch stark erhitzt wird, kann es auch verdampfen.

Und könnte ein Fantsieraumschiff wie die Enterprise E diesen Sturz überstehen?

Sofern es über eine Fantasietechnologie verfügte, die es vor den Gezeitenkräften schützen kann, dann kann es die Gezeitenkräfte überstehen. Spätestens an der zentralen Singularität wird aber Schluss sein.