Schwarzes LochWinkelgeschwindigkeit >= c?

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5 Antworten

Im Gegenteil: Um ein rotierendes Schwarzes Loch gibt es immer eine Zone, in der sich alles bewegen muss, weil es sich sonst mit mehr als Lichtgeschwindigkeit gegen die "mitrotierende" Raumzeit bewegen müsste. Damit bewegt sich dort einiges mit mehr als Lichtgeschwindigkeit - von außen gesehen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Ergosph%C3%A4re

GrauS28 18.04.2015, 02:59

In dem Zusammenhang meine ich auch irgendwo mal gelesen zu haben, dass der Ereignishorziont sich mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit verkleinert, bis er die Singularität freilegen würde, was nach unserem momentanen Stand der Wissenschaft (ohne dunkle Energie) nicht möglich sein sollte und dadurch eine physikalische Grenze setzen würde. 

Aber wie weit das der Wahrheit entspricht weiß ich leider nicht, da ich noch weniger mit dieser Materie vertraut bin. Aber ein sehr interessantes Thema.

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Ich bin mit dem Thema rotierende schwarze Lösche jetzt zwar nicht im Detail vertraut aber das Problem das du beschreibst sollte sich mit der Hilfe der Spezielle Relativitätstheorie auflösen lassen. 

Winkelgeschwindigkeit ist ja auch nur eine Geschwindigkeit und die durch Rotation auftretenden Fliehkräfte sind für die Folgende Erklärung so weit ich das sehe auch irrelevant. 

Nehmen wir an ein hypothetisches Raumschiff (mit Masse von sagen wir 1000t) beschleunigt mit 1 km/s², das heißt es würde die Lichtgeschwindigkeit ja eigentlich nach 300000s, was knapp 3,5 Tagen entspricht, erreichen und nur wenig später die Lichtgeschwindigkeit sogar überschreiten. Der Grund warum dies nicht passiert ist, dass die Masse des Raumschiffs bei steigender Geschwindigkeit zunimmt (stichtwort: Lorentzfaktor). Aus der Beschleunigung und der Masse des Raumschiffs lässt sich die beschleunigende Kraft berechnen. F = m * a = 1000000kg * 1000m/s² = 1000000000N. Die Motoren unseres Raumschiffs erzeugen also eine (maximale) Schubkraft von 1000000000N. Nimmt nun mit steigender Geschwindigkeit (relevant werden diese Effekte ab ca. 10% Lichtgeschwindigkeit) die Masse des Schiffs zu, sagen wir auf das zwei fache (das ist bei etwa 87% Lichtgeschwindigkeit der Fall) verringert sich nach der oben bereits benutzen Formel die mit der gleichen Kraft erreichte Beschleunigung. Bei zwei facher Masse um die Hälfte auf 0,5km/s². 

Bei weiterer Annäherung an c nimmt die Beschleunigung also immer weiter ab und da der Lorentzfaktor für v gegen c gegen unendlich geht wird die verbleibende Beschleunigung bei Annäherung an c gegen 0 gehen und c wird nicht erreicht. Anders betrachtet, die Masse des Schiffs geht gegen unendlich und um etwas unendlich schweres in Bewegung zu versetzten bzw. hier weiter zu beschleunigen ist logischerweise unendlich viel Energie nötig.

Auf das schwarze Loch angewandt heißt das jetzt also, dass die Rotation zwar weiter beschleunigt wird, aber c nie erreichen kann. ...problematisch wird es hier denke ich nur dass es fraglich ist ob die uns bekannten Gesetzte der Physik so einfach auf schwarze Löcher angewandt werden können.   

NicoQTx 17.04.2015, 19:27

Vielen Dank dafür, ich hätte nicht gedacht, dass das darauf auch anwendbar ist - das ist doch diese

F=F0 *√(1-(v²/c²))?Wundert mich halt nur total, weil in dem Buch Sachverhalte geklärt werden, die weitaus mehr Vorkenntnisse erfordern und dann wird das einfach so ohne spätere Erläuterung in anderen Kapiteln einfach als "Mittel der Natur" abgetan, so wie man damals dachte, es würde keine schwarzen Löcher geben können, weil die Natur doch etwas haben müsste, dass sie verhindert.Aber vielen Dank, ich wollte erst hier fragen, bevor ich den Prof frag - der brummt mir das nämlich sonst als Vortrag auf und dann wär ich zwangsläufig hier gelandet.

LG :)

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Vorweg - ich schreibe das hier so, wie ich es verstanden habe, es muss nicht tatsächlich richtig sein.

Wenn ich das richtig verstanden habe, ist die maximale Masse, die ein schwarzes Loch je Zeiteinheit aufnehmen kann generell begrenzt dadurch, dass an dessen Rand die Geschwindigkeiten gegen c tendieren. Da durch die wirkenden Gezeitenkräfte alle massiven Körper in ihre Bestandteile zerlegt werden, rotieren also kleinste Teilchen auf das schwarze Loch zu. Schnelle Teilchen bedeuten hohe Temperaturen, die eine Gegenkraft zur Gravitation bilden, wie man aus der Fusion in Sternen ja kennt. Es gibt also eine maximale Temperatur, da Elemente nicht schneller als c sein können und diese reicht aus, um der Graviotation soweit entgegenzuwirken, mehr Masse auf das Schwarze Loch zuströmen kann. Es bildet sich also durch die hohe Temperatur eine Gegenkraft zur Gravitation, die die Masse, die sich in unmittelbarer Umgebung befindet, fern hält. Die durch die hohe Temperatur verursachten Teilchenstöße würden außerdem die Bahn der Teilchen verändern und somit den Bewegungsvektor einiger Teilchen umkehren, was dann der Rotationsrichtung entgegen wirken und die Randrotation in ihrer Summe abbremsen würde.

Ich hoffe, dass mich jemand korrigiert, falls das falsch ist, aber so hatte ich es in einer Sendung von Alpha Centauri verstanden.

Hallo NicoQTx!

Schwarze Löcher stellen die Astrophysiker seit der Kenntnis ihrer Existenz ständig neu auf den Kopf. Lange mutmaßte man, ganz nach dem menschlichen Verstand und seinen zugrunde liegenden Prinzipien, dass es Schwarze Löcher sowieso nicht geben könne, da sie ja ein Widerspruch zu physikalischen Gesetzen hätten sein sollen.

Allerdings änderte sich diese Ansicht, mit der zufriedenstellenden Erfüllung erwartungsgemäßer Beobachtungen an den zuvor nur postulierten Objekten. So sind Schwarze Löcher heute kaum noch aus der Astrophysik wegzudenken! Bis man ihre Rotation, also ihren Eigendrehimpuls erforscht hat, verging jedoch noch eine ganze Zeit.

Wie weist man die Rotation eines Körpers nach, der sich physikalisch gesehen vom umgebenden Kosmos abgeschnitten hat? Astrophysiker sind auf die raffinierte Idee gekommen, einen Effekt aus der allgemeinen Relativitätstheorie in ihre Hypothesen mit einzubeziehen. Nach dem sogenannten Lense-Thirring-Effekt, müsste bei einer Rotation des entstandenen Schwarzen Loches, auch die Raumzeit unmittelbar um den sogenannten Ereignishorizont mitrotieren. 

Das wiederum sollte sich in einer signifikanten Differenz der beobachteten Leuchtkräfte der um die Löcher enstehenden Akkretionsscheiben aus Gas und Staub bemerkbar machen. Durch präzise Beobachtungen stellte sich dann auch heraus, dass die unfassbar hohen Leuchtkräfte sogenannter aktiver galaktischer Kerne (auch Quasare genannt) ohne die Annahme einer Rotation für das supermassereiche Schwarze Loch im Kern der Galaxie, nicht erklärt werden konnte.

Das Schwarze Löcher rotieren ist nach etlichen Beobachtungen also bewiesen, mit welcher Geschwindigkeit sie rotieren in der Regel auch. Sie erreichen einen maximalen Drehimpuls von etwa 100 000 Km/s, alles darüber hinaus würde gültigen physikalischen Regeln widersprechen und wäre zudem nicht mit den Modellen vereinbar.

Grund für die extrem hohe Rotationsgeschwindigkeit Schwarzer Löcher, ist die Drehimpulserhaltung des vor der Entstehung zusammengefallenen Neutronensterns, dessen Drehgeschwindigkeit anlässlich seiner nun noch weiter schrumpfenden Größe bis zum Loch, scheinbar immer stärker zu werden scheint (Pirouetteneffekt).

Ob tatsächlich äußere Kräfte in Form von mechanischen Wechselwirkungen signifikanten Einfluss auf die Lochrotation nehmen können, ist umstritten! Denkbar ist jedoch, dass die um das Loch entstehende Akkretionsscheibe durch große Mengen an einfallendem Gas und Staub Einfluss auf den Drehimpuls haben könnte. Betrachtet man das Schwarze Loch aber nach wie vor als ein vom Universum abgeschlossenes isoliertes System, dass nur gravitativ mit seiner Umgebung in Wechselwirkung tritt, sollten keine signifikanten Änderungen in der Lochrotation bewirkt werden, zumal die Abbremsung anlässlich der vergleichsweise geringen Mengen an einfallendem Material definitiv ineffektiv wäre.

LG Pflanzengott! ;)

Ich habe mal bei Karl May gelesen, daß der Gott der noramerikanischen Indianer Manitu ist.

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