Frage von SayedSK, 117

Was passiert wenn Singularität (schwarzes Loch) auf Singularität trifft - Singularität hoch 2 hat ja keinen Sinn?

Wenn die Singularität ein unendlich dichter und unendlich kleiner Punkt ist, was passiert wenn Singularität auf eine andere trifft ? :D

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Astroknoedel, 42

Hallo SayedSK,

man muss jetzt erstmal klären, was eine Singularität im Sinne der Mathematik bzw. der Allgemeinen Relativitätstheorie ist. Dann wird sich alles von selbst klären.

Also erstmal hat sich Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie aus dem starken Äquivalenzprinzip und der Allgemeinen Koordinaten-Kovarianz, welches besagt, dass physikalische Gesetze nicht nur in allen Inertialsystemen gleiche Bedeutung haben, sondern auch in allen Koordinatensystemen (also eine Invarianz gegenüber Koordinatentransformationen) her. 

Dies führte schließlich nach einer ellenlangen Studie über (Riemannsche) Mannigfaltigkeiten zu seinen Feldgleichungen, welche eine geometrisierte Raumzeit beschreibt, welche lokal vom klassischen Euklidischen Raum abweicht und "gekrümmt" wird. Diese lokale Eigenschaft wird durch ein tensorfeld beschrieben. Die Krümmung in sich wird durch mehrere tensoren beschrieben, die sich aus der Riemannschen Geometrie ergeben:

-Metrischer tensor

-Ricci-tensor

-Riemann-tensor

-Energie-Impuls-tensor

(-Kosmologische Konstante)

Nun aber kam ein Mann namens Karl Schwarzschild wenige Monate nach der Veröffentlichung auf eine Lösung der Gleichungen, indem er sie in neuen Koordinaten formulierte, die nach ihm benannten Schwarzschild-Koordinaten. Damit konnte er schon das Gravitationsfeld einer homogenen nicht-rotierenden Kugel beschreiben.

Jedoch sah sein neues System noch etwas weiteres kommen, was die Astrophysik in den nächsten Jahren prägen sollte.  Sie beschrieb die unendliche Kontraktion von Materie, sodass seine Koordinaten unendliche, bzw. unlogische Lösungen erhielten, in denen sein Koordinatensystem nicht mehr gültig war. Dies bezeichnet man als Koordinatensingularität.

Der sog. Schwarzschild-Radius beschreibt, wie stark sich die Materie verdichten müsste, um die Fluchgeschwindigkeit des Lichtes zu überschreiten.

Das gerade von mir beschriebene ist nichts anderes als ein Schwarzes Loch, bzw. das was man als Singularität kennt.  Man sieht also, dass es sich um ein rein mathematisches Problem handelt, da es Probleme der entsprechenden Koordinatensysteme sind also nicht wirklich existieren.


Wenn man also fragt, was bei simpler Addition zweier singulärer Lösungen einer Metrik herauskommt, dann ist die Antwort.....immernoch eine singuläre Lösung einer Metrik. Es ändert sich vielleicht die Verteilung des Gravitationspotentials im statischen Feld, aber an den singulären Lösungen ändert dies nichts.

LG, Astroknoedel

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 41

Im Prinzip passiert das selbe, wie wenn man unendlich mal unendlich rechnet. Es ändert sich rein mathematisch gesehen gar nichts.

Die vielgenannte "Singularität" ist kein physikalisches Etwas sondern stellt ein mathematisches Problem dar. Die bisher bekannten Gleichungen zur Beschreibung eines Schwarzen Loches brechen zusammen, wenn der Radius zu weit gegen Null strebt. Dann werden plötzlich einige Terme unendlich, was es in der Natur real aber nicht gibt. Das Problem liegt daher in den noch fehlenden Gleichungen, weil im Innersten eines Schwarzen Loches wohl doch noch ganz andere physikalische Phänomene auftreten, von denen man noch nichts weiß.

Bevor man noch nicht einmal weiß, was sich bei der Singularität physikalisch abspielt, können wir erst recht nicht sagen, was passiert, wenn zwei aufeinandertreffen. Es fehlt einfach noch eine passende Theorie.

Lässt man also 2 Singularitäten als mathematisches Problem aufeinandertreffen, fasst man zwei unlösbare Gleichungssysteme  zusammen, wodurch sie aber immer noch unlösbar bleiben.

Antwort
von anima1998, 64

Ich denke das die Singularität sich einfach kurz vergrössern wird und dann wegen dieser extremen  Dichte wieder auf die Ursprungsgröße zurück schrumpft (nur Hypothese)

Kommentar von Astroknoedel ,

*MEEP* Nein.

Kommentar von derkiesi ,

Aber wir danken Dir für diese erfrischende neue Hypothese :-)

Antwort
von Shiftclick, 72

Der Ereignishorizont des resultierenden schwarzen Loches wird größer als der des größeren von beiden vor dem Verschmelzen.

Kommentar von SayedSK ,

wie stell ich deine antwort als die Hilfreicheste ? :D

Kommentar von Shiftclick ,

Ich weiss es nicht, im Zweifelsfall reicht ja die Bekundung der Absicht :-) Dankeschön!

Kommentar von JTKirk2000 ,

Das geht wohl erst nach 24 Stunden nach Erstellung der Frage.

Antwort
von grtgrt, 11

Man kann ein Schwarzes Loch mit einem Wasserstrudel vergleichen: Sein Zentrum wäre dann die Stelle, an der sich die Singularität befindet.

Kommen sich zwei Schwarze Löcher hinreichend nahe (so nahe, dass sich das Innere ihres Ereignishorizonts zu überschneiden beginnt), passiert dasselbe, wie mit zwei Wasserstrudeln, die sich zu nahe kommen: sie verschmelzen miteinander, und es bildet sich ein neues Zentrum, d.h. eine neue singuläre Stelle ersetzt die beiden vorher gegebenen.

Antwort
von Reggid, 27

wenn zwei schwarze löcher verschmelzen, dann hast du nachher ein schwarzes loch mit der masse welcher der summe der beiden massen der ursprünglichen schwarzen löcher entspricht (wenn keine energie in form von gravitationswellen abgestrahlt werden würde, was bei einem derartigen prozess aber wohl geschehen würde).

Antwort
von JTKirk2000, 39

Warum eigentlich "Singularität hoch 2"?

1² = 1 ; 2² = 4 ; 3² = 9 ; 4² = 16 ... merkst Du was? Wenn dann wäre wohl eher Singularität mal 2 passend, aber sicher nicht hoch 2.

Was mit den Singularitäten geschieht, wenn sich zwei Schwarze Löcher vereinigen, wird vielleicht nie geklärt werden. Naheliegend ist jedoch, dass sich die Gravitationsfelder entsprechend verstärken, oder anders ausgedrückt, wie Shiftclick schon geschrieben hat, nach der Vereinigung beider Schwarzer Löcher der Ereignishorizont des größeren Schwarzen Loches entsprechend der Summe beider Schwarzer Löcher wachsen wird. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Gravitation und ebenso auch die Intensität der Krümmung der Raumzeit mit dem Quadrat des Radius abnimmt. Logisch ist also, dass bei der Vereinigung zweier Schwarzer Löcher der Radius des neuen Schwarzen Loches kleiner ist, als die Summe der Radien der beiden vorherigen, aber größer als der des größeren vorherigen.

Kommentar von Astroknoedel ,

Oh mann.....

Kommentar von JTKirk2000 ,

"Oh mann" was?

Antwort
von BruderRotesEis, 54

Noi,

Sie löschen sich gegenseitig aus, man könnte auch sagen sie neutralisiren sich. Endwerder das oder der "stärkere" löscht den anderen aus und existiert weiter.

Gruß von Bruder rotes Eis

Kommentar von Shiftclick ,

Wohl eher nicht. Nur Materie- und Anti-Materie-Paare löschen sich gegenseitig aus.

Durch Ereignisse wie die Kollision von Galaxien können
Schwarzes-Loch-Paare entstehen, die zu einem einzelnen Schwarzen Loch verschmelzen

https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes\_Loch#Verschmelzen\_von\_Schwarzen\_L.C3...

Kommentar von SayedSK ,

Ja das dachte ich mir auch grade

Kommentar von BruderRotesEis ,

Noi,

Im grunde hast du recht. Allerdings möchte ich noch anmerken, dass schwarze Löcher noch nicht vollständig erforscht sind. Es gibt Wissenschaftler, die überzeugt sind, dass in schwarzen Löchern antimaterie vorhanden ist und es auch nur so existieren kann. Geht man von dieser anahme aus, wären sie tatsächlich in der Lage sich auszulöschen.

Gruß von Bruder rotes Eis

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