Ist es möglich die Gesamtmasse aller schwarzen Löcher innerhalb unserer Galaxis zu bestimmen?

21 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Hallo Jens Peter !

Zu allererst möchte ich dir sagen dass mir deine Frage sehr gefallen hat :-)) !

Wikipedia -->

Zusammensetzung des Universums nach Massenanteil: Etwa 73 Prozent Dunkle Energie, 23 Prozent Dunkle Materie, rund 4 Prozent „gewöhnliche Materie“, beispielsweise Atome, und 0,3 Prozent Neutrinos.

Der Schweizer Physiker und Astronom Fritz Zwicky beobachtet den Coma-Haufen (das ist ein Galaxienhaufen). Er stellte fest, dass das 400-fache der sichtbaren Masse notwendig ist, um den Haufen gravitativ zusammenzuhalten.

Nach dem Dritten Keplerschen Gesetz und dem Gravitationsgesetz müsste die Umlaufgeschwindigkeit in den äußeren Bereichen von Galaxien abnehmen, da die sichtbare Materie innen konzentriert ist. Messungen der Doppler-Verschiebung zeigen jedoch, dass sie konstant bleibt oder sogar ansteigt.

Man kann beweisen dass die Dunkle Materie keine Schwarzen Löcher sein können !

Ein nomales schwarzes Loch ist eine "Sternleiche" welche zu ihren Glanzzeiten ein Stern von etwa 10 Sonnenmassen war, das weiß man ! Solch ein schwerer Stern schafft es während seiner Existenz nicht mehr genügend Masse abzuwerfen (das tun schwere Sterne) um zu vermeiden nicht zum schwarzen Loch zu werden.

Wenn also laut Zwicky das 400-fache der sichtbaren Masse norwendig ist dann würde das allein für unsere Galaxie, welche 100 bis 300 Milliarden sichtbare Sterne enthält, bedeuten, dass sie von einem "Halo" aus 4000 bis 12000 Milliarden Schwarzen Löchern "umringt" sein müsste wenn man davon ausgeht dass ein durchschnittliches Schwarzes Loch 10 Sonnenmassen hat.

IN WIE FERN IST DAS EIN BEWEIS ? -->

Es müssten Supernova-Überreste zu sehen sein, siehe Krebsnebel (Google). Sie explodieren dann in einer Kernkollaps-Supernova, wobei der übrigbleibende Sternenrest zu einem Schwarzen Loch kollabiert, sofern er noch mehr als 2,5 Sonnenmassen besitzt (Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze) Quelle : Wikipedia

Es müssten also abermilliarden Gebilde wie der Krebsnebel außerhalb der Galxien zu sehen sein, es existieren aber keine.

DUNKLE MATERIE -->

http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationslinseneffekt

Quelle : Internert -->

- Dunkle Materie interagiert nicht mit der elektromagnetischen Kraft, die zwischen geladenen Teilchen wirkt, und daher emittiert oder reflektiert sie auch kein Licht.

- Dunkle Materie wird nicht langsamer, wenn sie untereinander zusammenprallt. Das bedeutet auch, dass sie weniger mit sich selbst interagiert wie bisher angenommen.

- Viele Wissenschaftler vermuten, dass dunkle Materie zum Großteil aus unbekannten Teilchen besteht, die kleiner als Atome sind und fast gar nicht mit normaler Materie interagieren.

LG Spielkamerad

Hallo Spielkamerad, 

Du hast Dir große Mühe für die Ausarbeitung gemacht. Vielen Dank für die interessanten Informationen, die Du hier zusammen getragen hast.

4

Es sind hier einige gute Antworten eingetroffen. An alle hier nochmals herzlichen Dank. Die Entscheidung welche die Beste ist war nicht einfach. Es lohnt sich alle Antworten durchzusehen da diese sich gegenseitig ergänzen.

Beste Grüße

JensPeter

2

Hallo Jenspeter,

Die Gesamtmasse aller Schwarzen Löcher abschätzen (in der Milchstraße)?

Indirekt geht das, wenn man von der Masse der Milchstraße ausgeht, die etwa (sichtbare Materie) ca. 400 Milliarden Sonnenmassen ausmacht. Dann kommt noch einiges an Dunkler Materie dazu (inkl. im Halo).

Man überlege nun, wie SLs entstehen ...

[Übrigens: Prozentuell macht selbst das SL im Zentrum keinen massiven Anteil der Gesamtmasse aus, selbst wenn man einige der größeren drum herum dazuaddiert]

Blieben die sogenannten Stellaren SLer. Nur, die entstehen ausschließlich beim "Ableben" von Sternen der Spektraltypen O- und B, die zwar auffällig hell aber selten sind. Kollisionen von Sternen (sehr selten) mal ausgenommen. Daher kann der Anteil an Masse SLer in der Milchstraße nicht so berauschend hoch sein.

LG

Vielen Dank für die interessanten Hinweise!

2

Komplizierte Fragestellung, die sich aber durch eine einfache Approximation in der klassischen Mechanik beantworten lässt. Betrachtet man eine sich drehende Platte (wird als masselos betrachtet) mit darauf befestigten Massepunkten, so wird man feststellen, dass sich die Zentrifugalkraft (bzw. Zentripetalkraft, wenn man es von außen betrachtet, was einfacher ist) ändert mit der Positionierung der einzelnen Massepunkte. Ist zB. ein Massepunkt von 1kg 3m von der Drehachse entfernt, ist die Zentripetalkraft wesentlich höher als wenn er nur 1m von der Drehachse entfernt ist, da die Zentripetalkraft = mv²/r ist.

Gleiches gilt in der Galaxie. Schwarze Löcher sind einfach sehr dichte Massekugeln, die eine so hohe Dichte haben, dass sie sogar Photonen merkbar anziehen können. Die Gravitationskraft wird beschrieben durch mxm'/r²*G, wobei G=const. Photonen haben aber keine Ruhemasse, die Gravitation der schwarzen Löcher wirkt hier lediglich auf die sich ergebende Masse durch die Energie des Photons, für die gilt: E=mc²=pc --> m=p/c. 

Allerdings kennen wir die Verteilung der bekannten Masse in der Milchstraße schon ungefähr. Anhand dieser Verteilung kann man Verteilungen der dunklen Materie entwerfen, sodass die Zentrifugalkraft gleich der Gravitationskraft ist und so die Optimalverteilung für einen bestimmten Zeitpunkt entwickeln, ebenso die Optimalmasse. Somit kann man es schon ungefähr bestimmen. Wurde aber auch, glaube ich, schon gemacht. Die Verteilung kann aber auch etwas anders ausschauen und dadurch das Ergebnis beeinflussen, optimal ist die Galaxis ja letztenends eh nicht. Wurde, glaube ich auch schon gemacht, bin mir aber nicht sicher. Und bin grad zu faul zum Nachsehn :P

 

Danke für Deine interssante Antwort!

Wo könnte ich denn nachsehen?

Beste Grüße

Jens

1
@JensPeter

Weiß ich leider nicht. Ich vermute nur, dass das schon gemacht wurde, denn die Massenverteilung der Milchstraße wurde bei uns im 1. Semester mal in einer Übung behandelt und mit einer geeigneten Funktion aus einer Taylorentwicklung approximiert, wenn ich mich recht erinnere. Aus dieser Verteilung konnte man dann folgern, dass ein Großteil der Masse im Mittelpunkt sein muss, eben in Form von dunkler Materie. Und wenn das schon Erstlerstoff ist... ^^

1

Dimensionen und dunkle Materie

Hallo liebe Astronomen und Physikfreunde

Ich habe eine relativ simpel gestellte Frage: Was spricht dagegen, dass die dunkle Materie nicht einfach nur Materie in einer anderen Dimension ist und diese Dimension mit unserer wechselwirkt? Die Stringtheorie hat doch auch schon einige Extradimensionen vorhergesagt.

Hoffe auf viele Antworten

Lg theBluePhoenix

...zur Frage

Dunkle Energie im Kosmos = Gravitationswellen?

Ich habe mir die Frage gestellt, ob die Masse der dunkle Energie (oder schwarze Energie) aus Gravitationswellen besteht.

Die Grundannahme ist ja, daß beschleunigte Massen Gravitationswellen abstrahlen, und dadurch die Energie verlieren, die in Graviatationswellen übergeht.

Wenn man davon ausgeht, daß alle Teilchen nach dem Urknall annährend Lichtgewschindigkeit hatten und nun meist viel langsamer sind, war die Masse der kinetischen Energie weitaus höher als die Ruhemasse der Teilchen.

Wenn sich nun irgendwo sichtbare Materie befindet, könnte diese mit ihrem gravitativen Sog zwar keine der lichtschnellen Gravitationswellen einfangen, aber diese bei der Passage durch relativistische Effekte soweit verlangsamen, daß um Galaxien herum eine "Wolke" aus höher konzentrierten Gravitationswellen entsteht und die Gesamtmasse der Galaxie steigt. Zusätzliche könnten Schwarze Löcher die Energie der Gravitationswellen komplett absorbieren und zur Galaxienmasse beitragen.

Was haltet ihr von der Idee? Kennt ihr vielleicht Links zu Webseiten, auf denen dieses Thema näher betrachtet wird?

...zur Frage

kann licht durch gravitation "abgebremst" werden?

schwarze löcher sind schwarz weil das licht nicht "entweichen" kann -- das würde aber dann doch bedeuten, dass gravitation die lichtgeschwindigkeit beeinflusst, und zwar bis zum faktor null

...zur Frage

Was ist der Unterschied zwischen Schwarzen Löchern und Dunkler Materie?

Man kann ja beide nicht sehen, aber man erkennt anhand ihrer Gravitation dass es sie geben muss. oher weiß man also wann es sich um Schwarze Löcher und wann um Dunkle Materie handelt?

...zur Frage

Gravitation/Energie

Die Raumzeit wechselwirkt ja mit "Energie" (Energie-Impuls-Tensor) in Form von Gravitation. Und da "fast alles aus Energie besteht", wechselwirkt die Raumzeit mit allem und die Gravitation ist die wichtigste Wechselwirkung, oder!?

...zur Frage

Guten Morgen, lässt sich mit der Annahme(Vermutung) das vorhandensein von der dunklen Materie oder den schwarzen Löchern erklären?

Wenn ich mir unser Universum wie ein Wohnzimmer vorstelle, ist es dann nicht möglich das außerhalb davon Sonnen, Planeten, Monde usw existieren die größer sind als unser gesamtes Universum? Ist durch das vorhandensein dieser Riesenobjekte überhaupt erst die Existenz von Universen möglich? Auch mögliche Lebewesen könnten für unser Verständnis überdimensional groß sein?

...zur Frage

Was möchtest Du wissen?