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Alt 01.06.2018, 15:48   #1
HaraldL
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Standard Flug ins Schwarze Loch

Ein Raumschiff kann den Ereignishorizont eines genügend großen Schwarzen Loches heil überqueren, weil die Gezeitenkräfte an diesem bei großen Schwarzen Löchern nur ziemlich klein wären. Was würde man an Bord zu diesem Zeitpunkt erleben? Wenn ich zu diesem Zeitpunkt oder kurz danach im Raumschiff einen Laserpointer benutze und ihn mal zu der Seite des Raumschiffs, die zum Schwarzen Loch zeigt und mal zu der Seite, die vom Schwarzen Loch wegzeigt, schwenke, was werde ich sehen? Das Gleiche wie, wenn ich den Versuch weit weg vom Schwarzen Loch mache? Würde beim Überschreiten des Ereignishorizontes noch der Blutkreislauf funktionieren? Schließlich gibt es einen Zeitpunkt, zu dem Blut über den Ereignishorizont hinaus gepumpt würde! Würde man das Innere des Raumschiffes zu diesem Zeitpunkt verzerrt wahr nehmen? In wie weit ist davon auszugehen, daß im Bereich zwischen Singularität und Ereignishorizont noch unsere Naturgesetze gelten?
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Alt 01.06.2018, 19:22   #2
Sakslane
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Ein Raumschiff kann den Ereignishorizont eines genügend großen Schwarzen Loches heil überqueren, weil die Gezeitenkräfte an diesem bei großen Schwarzen Löchern nur ziemlich klein wären. Was würde man an Bord zu diesem Zeitpunkt erleben?
Nichts ungewöhnliches. Lokal verhält sich die Raumzeit für einen frei fallenden Beobachter überall gleich. Wenn das schwarze Loch groß genug ist, dass die Krümmung und damit die Gezeitenkräfte am Horizont hinreichend klein sind, merkt ein frei fallender Beobachter dort nichts besonderes. Auch wenn das Raumschiff nicht frei fällt, sondern seine Triebwerke aktiviert hat, wirkt es für den Beobachter so, als würde dieser (beschleunigte) Flug im freien Raum stattfinden.
Zitat:
Wenn ich zu diesem Zeitpunkt oder kurz danach im Raumschiff einen Laserpointer benutze und ihn mal zu der Seite des Raumschiffs, die zum Schwarzen Loch zeigt und mal zu der Seite, die vom Schwarzen Loch wegzeigt, schwenke, was werde ich sehen? Das Gleiche wie, wenn ich den Versuch weit weg vom Schwarzen Loch mache?
Ja. Raumschiff, Beobachter, Laserpointer und Licht fallen gemeinsam in das schwarze Loch. Relativ zueinander bewegen sie sich genau so, wie außerhalb.
Zitat:
Würde beim Überschreiten des Ereignishorizontes noch der Blutkreislauf funktionieren? Schließlich gibt es einen Zeitpunkt, zu dem Blut über den Ereignishorizont hinaus gepumpt würde!
Der Blutkreislauf würde funktionieren, und das Blut würde nicht über den Ereignishorizont hinaus gepumpt werden. Zwar wird das Blut relativ zum Beobachter nach "oben" gepumpt, aber der Beobachter fällt ja auf das schwarze Loch zu. Das Blut fällt ebenfalls - das Pumpen bewirkt nur, dass es langsamer fällt als der Beobachter. Allerdings kann man nicht am Ereignishorizont stehen bleiben. Dafür wäre eine unendliche Beschleunigung des Raumschiffes erforderlich.
Zitat:
Würde man das Innere des Raumschiffes zu diesem Zeitpunkt verzerrt wahr nehmen?
Nein. Eine Verzerrung käme durch eine Krümmung der Raumzeit zu Stande, und wie wir angenommen haben, soll diese klein sein, damit die Gezeitenkräfte klein sind.
Zitat:
In wie weit ist davon auszugehen, daß im Bereich zwischen Singularität und Ereignishorizont noch unsere Naturgesetze gelten?
Die meisten unserer Experimente finden naturgemäß weit weg von schwarzen Löchern statt, daher sind auch unsere Naturgesetze überwiegend in diesem Bereich getestet bzw. daraus abgeleitet. Die Gültigkeit der Naturgesetze im Inneren eines schwarzen Lochs folgt dann nur durch Extrapolation. Allerdings haben wir inzwischen auch einige indirekte Beobachtungen von schwarzen Löchern, nämlich durch die bei ihrer Verschmelzung entstehenden Gravitationswellen. Damit haben wir erstmals die Möglichkeit zu testen, ob unsere Theorien (und hier vor allem die allgemeine Relativitätstheorie (ART)) auch für schwarze Löcher ihre Gültigkeit haben. Diese Messungen haben ergeben, dass die bei der Verschmelzung entstehenden Gravitationswellen durch die ART im Rahmen der Messgenauigkeit korrekt beschrieben werden. Daraus kann man u.a. ableiten, dass schwarze Löcher tatsächlich einen Horizont haben - ein kompaktes Objekt ohne Horizont würde zu "Echos" führen, da sich Gravitationswellen in seinem Inneren ausbreiten und reflektiert werden würden.
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Alt 01.06.2018, 21:30   #3
HaraldL
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Würde man beim Blick aus dem Fenster etwas besonderes beim Überqueren des Ereignishorizontes wahrnehmen? Wie lange könnte man nach Überqueren des Ereignishorizontes noch Sterne sehen, wenn man zurück blickt? Was sagen die registrierten Gravitationswellen über die Natur der Masseverteilung innerhalb des Ereignishorizontes aus?
In welchen Bereich fängt die Relativitätstheorie an zu versagen?
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Alt 02.06.2018, 07:19   #4
Sakslane
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Würde man beim Blick aus dem Fenster etwas besonderes beim Überqueren des Ereignishorizontes wahrnehmen?
Nein.
Zitat:
Wie lange könnte man nach Überqueren des Ereignishorizontes noch Sterne sehen, wenn man zurück blickt?
Die würde man auch im Inneren noch sehen, ihr Spektrum ist allerdings ins Blaue verschoben.
Zitat:
Was sagen die registrierten Gravitationswellen über die Natur der Masseverteilung innerhalb des Ereignishorizontes aus?
Da keine Information von jenseits des Ereignishorizonts nach außen kommen kann, liefern sie keine direkte Information. Indirekt lässt sich diese aus der Relativitätstheorie folgern.
Zitat:
In welchen Bereich fängt die Relativitätstheorie an zu versagen?
Es gibt keinen Hinweis darauf, dass sie das überhaupt tun würde, folglich ergibt die Frage keinen Sinn.
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Alt 15.06.2018, 02:52   #5
HaraldL
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Wie knapp außerhalb des Ereignishorizontes kann man an einem Schwarzen Loch vorbeifliegen? Könnte man bei einem entsprechend großen Schwarzen Loch beim Vorbeiflug einen Fesselsatellit über den Ereignishorizont abseilen und nachher wieder einholen oder würde die Leine auch bei großen schwarzen Löchern prinzipiell reißen?
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Alt 15.06.2018, 08:14   #6
Sakslane
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Wie knapp außerhalb des Ereignishorizontes kann man an einem Schwarzen Loch vorbeifliegen?
Das kommt auf die Größe des schwarzen Lochs an, von dem seine "Oberflächen"gravitation, also die Gravitation am Ereignishorizont und damit die Gezeitenkraft abhängt, sowie davon, wie viel man sich und seinem Raumschiff zumuten kann.
Zitat:
Könnte man bei einem entsprechend großen Schwarzen Loch beim Vorbeiflug einen Fesselsatellit über den Ereignishorizont abseilen und nachher wieder einholen oder würde die Leine auch bei großen schwarzen Löchern prinzipiell reißen?
Die Leine würde auf jeden Fall reißen. Letztlich wird die Wechselwirkung zwischen den Atomen der Leine durch Photonen übertragen, und nicht einmal die schaffen es zurück über den Ereignishorizont, geschweige denn die Atome der Leine selbst.
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Alt 15.06.2018, 15:49   #7
HaraldL
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Könnte man bei einem großen Schwarzen Loch mit geringer Gezeitenkraft am Ereignishorizont beliebig nahe am Ereignishorizont reißen? Würde die Leine zum Fesselsatellit bei einem großen Schwarzen Loch mit geringer Gezeitenkraft genau am Ereignishorizont reißen? Welche Kraft würde die Leine zerreißen, wenn die Gezeitenkraft am Ereignishorizont nicht sehr stark ist?
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Alt 15.06.2018, 22:35   #8
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Könnte man bei einem großen Schwarzen Loch mit geringer Gezeitenkraft am Ereignishorizont beliebig nahe am Ereignishorizont reißen? Würde die Leine zum Fesselsatellit bei einem großen Schwarzen Loch mit geringer Gezeitenkraft genau am Ereignishorizont reißen? Welche Kraft würde die Leine zerreißen, wenn die Gezeitenkraft am Ereignishorizont nicht sehr stark ist?
Wenn man von der notwendigen Kraft spricht, muss man bedenken, dass man ein schwarzes Loch nicht mit einer klassischen Kraft im Sinne der Newtonschen Physik beschreiben kann. Entscheidend ist hier, dass die Zeitdilatation auch einen Einfluss darauf hat, wie sich Kräfte verhalten. Wenn man sich z.B. mit einer Rakete in der Nähe des Horizontes eines massereichen schwarzen Lochen befindet, aber in endlicher Endfernung außerhalb, kann man sich dort mit endlichem Schub aus dem Raketentriebwerk halten. Wenn man nun einen Fesselsatelliten abseilt, ändert das aus Sicht des Raumschiffs nicht viel. Man sieht allerdings, dass der Satellit stärker rotveschoben wird und sich langsamer bewegt, je näher er dem Ereignishorizont kommt. Eine Uhr auf dem Satelliten scheint vom Raumschiff aus betrachtet langsamer zu werden. Vom Satelliten aus betrachtet ist die Situation umgekehrt: Eine Uhr auf dem Raumschiff scheint immer schneller zu laufen. Das bedeutet auch, dass der Beobachter auf dem Satelliten sieht, wie die Triebwerke des Raumschiffs immer schneller laufen, d.h. vom Satelliten aus scheint die Rakete immer mehr Schub zu brauchen, und übt damit eine immer größere Kraft aus, je näher der Satellit dem Ereignishorizont kommt. Am Ereignishorizont selbst würde diese Seilkraft unendlich werden - das Seil reißt aber schon vorher, sobald seine Zugfestigkeit erreicht ist.
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Alt 16.06.2018, 19:42   #9
HaraldL
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Wie nah kann man prinzipiell antriebslos ( wie ein Komet) am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches vorbei fliegen?
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Alt 17.06.2018, 00:16   #10
Sakslane
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Zitat:
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Wie nah kann man prinzipiell antriebslos ( wie ein Komet) am Ereignishorizont eines Schwarzen Loches vorbei fliegen?
Bei einem solchen Flug kann man maximal an die "Photonsphäre" herankommen, die bei 3/2 des Schwarzschildradius liegt. Wenn man diese nach innen passiert und sich weiterhin antriebslos bewegt, fällt man in das schwarze Loch. In diesem Bereich gibt es keine stabilen Umlaufbahnen mehr (und auch keine "Kometenbahnen").
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