Mit Lichtgeschwindigkeit auf ein schwarzes Loch?

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3 Antworten

Das sind viele Fragen auf einmal. :)

Du hast Recht, nach der Relativitätstheorie ist es nicht möglich, Teilchen mit einer Ruhemasse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Wie schnell wird man aber nun, wenn man in ein schwarzes Loch hineinfällt? Nun, das lässt sich eigentlich recht leicht berechnen. Alles, was man dafür benötigt, ist die Masse des schwarzen Lochs, die Masse deines einfallenden Körpers und den ursprünglichen Abstand der beiden. Daraus berechnet man die Gravitationsenergie dieser beiden Körper. Diese Gravitationsenergie wird während der Beschleunigung in kinetische Energie umgewandelt. Daraus lässt sich dann (Achtung, Formeln für spezielle Relativitätstheorie verwenden!) eine Geschwindigkeit berechnen. Diese bleibt jedoch immer unter der Lichtgeschwindigkeit, denn auch ein schwarzes Loch hat keine unendliche Gravitationsenergie. Man erreicht also beim "Hineinfallen" in das schwarze Loch keine Lichtgeschwindigkeit, auch nicht innerhalb des Schwarzschildradius.

Übrigens kann man nicht wirklich in das schwarze Loch hineinfallen. Allgemein versteht man unter einem schwarzes Loch alles innerhalb des Schwarzschildradius. Dies ist der Abstand, ab dem selbst Licht das schwarze Loch aufgrund der Effekte der allgemeinen Relativitätstheorie nicht mehr verlassen kann. Dies bezeichnet man auch als Ereignishorizont. Doch aufgepasst, hier liegt der Teufel im Detail! Der Schwarzschildradius ist nämlich nur der Ereignishorizont eines zum schwarzen Loch ruhenden (=nicht beschleunigten) Beobachters. Aus Sicht des hineinfallenden Körpers erreicht man den Ereignishorizont nie, weil sich dieser gleichsam mit der Annäherung verschiebt. Aus Sicht eines außenstehenden Beobachters hingegen würde man allerdings nicht einmal den Schwarzschildradius erreichen, obwohl dieser natürlich aus Sicht des hineinfallenden Körpers längst überschritten ist.

Insbesondere bleibt die Zeit des Hineinfallenden von außen betrachtet sogar stehen, obwohl er eben nicht die Lichtgeschwindigkeit erreicht. Dies ist ein Effekt der allgemeinen Relativitätstheorie, bei der eben nicht nur die Geschwindigkeiten, sondern auch die Effekte Gravitation eine Rolle spielen.

BoOmChAcCaLaCcA 22.03.2012, 14:21

Vielen Dank. Damit hat sich die Frage geklärt.

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DGuenther 25.10.2013, 11:12

Die Antwort von dumpfnase enthält Fehler:

Wie sich mittels einer Grenzwertbetrachtung zeigen läßt, erreichen einfallende Körper am Ereignishorizont Lichtgeschwindigkeit. Dies selbstverständlich unabhängig von deren Masse, man beachte das Äquivalenzprinzip. Dabei setzt man nicht die "Gravitationsenergie", sondern die Gravitationskraft an. Mit dem entsprechenden Korrekturfaktor wird die Newtonsche Gravitationskraft am Ereignishorizont tatsächlich unendlich, s. "Kleines 1x1 der Relativitätstheorie".

Man kann in ein Schwarzes Loch fallen. "Aus Sicht des einfallenden Körpers erreicht man den Ereignishorizont" immer und anschließend die Singularität. Die Eigenzeit für den Fall vom Horizont zur Singularität beträgt bei einem SL von 3 Milliarden Sonnenmassen 13 Stunden.

Zum Teufel im Detail: Der Schwarzschildradius ist beobachterunabhängig, er hängt nur von der Masse ab, Rs = 2GM/c², mit G=Gravitationskonstante, M=Masse des SLes und c=Lichtgeschwindigkeit.

Was der jeweilige Beobachter sieht, ist koordinatenabhängig. Nichtbeachtung führt zu Mißverständnissen. Im Koordinatensystem des entfernten Beobachters ist die Geschwindigkeit des Freifallers am Ereignishorizont Null, obwohl dieser den Horizont lokal mit Lichtgeschwindigkeit überquert.

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"Man kann die Lichtgeschwindigkeit ja nicht erreichen, da, je schneller man wird, ja auch an Masse zunimmt. Zum beschleunigen benötigt man auch immer mehr Energie. Wenn man sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen würde, so wäre die Masse ja unendlich oder? Und um die zu erreichen würde man ja auch unendlich vie Energie benötigen, das Masse ja nichts anderes als ("gefangene") Energie ist (Laut E=mc^2)."

Das ist so nicht ganz richtig eine Masse würde ein schwarzes Loch bilden, da reicht schon viel weniger Masse als unendlich.

Diese Frage kann dir niemand beantworten das schwarze Loch ist eins der größten Mysterien des Universums es ist ein Loch in Raum und Zeit. Niemand kann dir sagen was nach dem Ereignishorizont passiert wenn man nicht zerrissen wird....

BoOmChAcCaLaCcA 21.03.2012, 20:01

Danke für die Antwort. Ich meine nicht, dass man unentlich Masse benötigen würde um ein schwarzes Loch zu beilden , sondern dass die Masse eines Objektes, dass sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, unendlich sein müsste.

Und wenn sich ein Objekt dem Ereignishorizont nähert und immer schneller wir, wie würden wir, als aussenstehende Beobachter das Objekt sehen, kurz bevor es den Ereignishorizont überschreitet?

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Ich bin zwar nicht perfekt in Physik, aber Licht erreicht doch Lichtgeschwindigkeit. Das schließt Du also aus und beziehst Dich nur auf Körper, die auch im Ruhezustand eine Masse besitzen. Verstehe ich das soweit richtig?

Die Photonmasse müsste bei Lichtgeschwindigkeit doch auch unendlich sein, deshalb sollte es nicht ausgeschlossen sein, dass andere Dinge die unendliche Masse auch erreichen (Ich schließe Denkfehler meinerseits nicht aus ;-)).

Wie weit sind schwarze Löcher denn erforscht? Man müsste wissen, wie viel Energie sie besitzen. Und was hinter dem Ereignishorizont (die "Schwelle" ins schwarze Loch, oder?) geschieht, weiß man doch auch noch nicht? Davon hinge also in meinen Augen alles ab.

Ja, die Zeit müsste bei Lichtgeschwindigkeit stillstehen ;-) Aber inwieweit man das überhaupt mitbekommt...? Wir haben das in Religion zu einem anderen Thema erst erläutert (was passiert mit denen, die jetzt schon im Himmel sind - warten die ewig auf das Jüngste Gericht?) und sind zu dem Schluss gekommen, dass das sein muss wie wenn man schläft. Da nimmt man die Zeit ja auch nicht wahr. Man hätte wohl nichts davon, außer dass man theoretisch irgendwann wieder auf der Erde ankommt und von allen Freunden nur noch die Ururururur...enkel leben ;-)

BoOmChAcCaLaCcA 21.03.2012, 20:12

Genau, nur Körper die im Ruhezustand eine Masse haben, also keine Photonen.

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Julchen212 22.03.2012, 19:42
@BoOmChAcCaLaCcA

Die Photonen habe ich angeführt, um etwas mit unendlicher Masse zu nennen. Was anderes fiel mir dazu auf Anhieb nicht ein. Das würde also nur zeigen, dass die unendliche Masse erreicht werden kann, und wenn das generell möglich ist, weshalb sollten andere Dinge nicht auch die unendliche Masse erreichen können...? Wie gesagt, ich bin nicht perfekt in Physik, aber 13, 14 Punkte hab ich bei den Themen immer noch zusammengebracht ;-)

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