postbloom

Naja, schwarze Löcher zu bauen, ist langweilig, weil die ja schwarz sind – da sieht man nicht viel.

Aber wenn so ein Schwarzes Loch eine Akkretionsscheibe besitzt, dann sieht es schon ziemlich schick aus, so wie das Bild oben. Eigentlich hat das Schwarze Loch (kurz SL) eine gleichmäßige Scheibe um sich herum; von oben betrachtet sieht es so aus (man erkennt im Bild rechts und links, dass ich ein Ausgangsbild gespiegelt habe, um keine Unstetigkeiten zu bekommen; ganz hübsch ist es trotzdem nicht…):

postbloom

Aber wenn man von der Seite draufguckt, dann schlägt die Raumzeitkrümmung zu, und die Photonen von der hinteren Seite des SL machen seltsame Bahnen um das Loch herum, so dass man die Akkretionsscheibe seltsam hochkant gestellt sieht. Innen gibt es dann noch einen weiteren Ring; der kommt daher, dass Photonen, die in Richtung auf das SL ausgesandt werden (aber nicht genau zentral drauf, sondern leicht streifend), das SL einmal umkreisen und dann in irgendeine Richtung abhauen.

Bilder dieser Art kennt ihr vielleicht aus dem Film “Interstellar” (den ich absolut nicht mochte – da war unendlich viel unglaublich coole Wissenschaft drin, die aber unter der kitschigen Hauptstory unterging – ich empfehle das Buch “The Science of Interstellar”, wenn ihr wissen wollt, was euch alles entgangen ist, weil  man die wissenschaftlichen Erklärungen aus dem Film im wesentlichen rausgehalten hat…). Aber ihr müsst nicht ins Kino gehen, wenn ihr solche Bilder sehen wollt, ihr könnt sie selbst machen. Das geht mit dem schönen Programm “Starless”. Auf der Internetseite findet ihr ne kurze Erklärung und einen Link zur github-Seite, wo ihr das downloaden könnt. Läuft auf nem Linuxrechner mit Python ohne Probleme (auf Windows wohl eher nicht, wenn ich die Installationshilfe richtig verstehe ;-)); auf meiner aktuellen Kiste rechnet ein Bild wie das oben etwa 5 Minuten.

Die Struktur der Akkretionsscheibe könnt ihr selbst entwerfen; ich habe dazu ein bisschen mit gimp rumgespielt. Hier eine andere Variante mit nem Farbspektrum, das eher an Wärmestrahlung erinnert:

postbloom

Wenn ihr für die Textur der Akkretionsscheibe einfach ein schwarzes Bild verwendet, dann seht ihr nur die Verzerrung des Sternenhintergrundes; beispielsweise so:

postbloom

Und wenn ihr selbst ein bisschen mehr herumexperimentieren wollt, auf welchen Bahnen Licht (oder andere Objekte) so um Schwarze Löcher kreist, könnt ihr das Programm GRorbits verwenden, das kommt als jar-Archiv und läuft wahrscheinlich sogar unter Windoof. Da könnt ihr dann sehen, welche Bahnen um Schwarze Löcher stabil sind, ob ihr es hinbekommt, einen Planeten auf einer Kleeblatt-Umlaufbahn laufen zu lassen (Periheldrehung 90 Grad, so dass der Planetn nach 4 Ellipsenbahnen wieder da ist, wo er angekommen ist) und ihr könnt sogar mit einem rotierenden Schwarzen Loch experimentieren…

Viel Spaß beim Rumprobieren!

Kommentare (70)

  1. #1 Becky
    12. November 2017

    Das klingt spannend, werde ich bestimmt mal ausprobieren!
    Viele Grüße, Becky

    https://bakingsciencetraveller.wordpress.com/

  2. #2 rolak
    12. November 2017

    rechnet ein Bild

    Und noch eins und noch eins und schwupps animieren wir zB Poul Andersons Kyrie.
    Wär doch was…

  3. #3 Uli Schoppe
    12. November 2017

    Was Interstellar angeht teile ich ja deine Meinung. Ein Python Programm das nicht plattformübergreifend läuft finde ich persönlich aber nicht tragbar. Sorry :)

  4. #4 Karl-Heinz
    12. November 2017

    @Uli Schoppe

    Ich glaube schon, dass Python auch unter Windows läuft. Ob aber das Buch “The Science of Interstellar” auf Python läuft, bezweifle ich. 😉

  5. #5 schlappohr
    13. November 2017

    Ist das eine richtige Simulation, d.h. werden da tatsächlich die Gleichungen der ART gerechnet, oder ist das nur etwas, das “wie echt” aussieht? Viele Screensaver machen ja solche Fakeberechnungen.
    Aber aufgrund der Rechenzeit vermute ich mal, dass es wirklich ein Simulator für physikalischer Vorgänge ist, wenn auch vermutlich mit geringer Auflösung.

    Ich hoffe nur, dass niemand auf die Idee kommt, dass SL mit einem 3D-Drucker auszudrucken. Dann wird’s gefährlich… *smiley*

  6. #6 MartinB
    13. November 2017

    @schlappohr
    Laut der Beschreibung werden da mit nem Runge-Kutta-Verfahren die Trajektorien von Lichtstrahlen in der Schwarzschild-Metrik berechnet, das klingt also erstmal so, als wäre das korrekt. Ich hab’s aber nicht nachgerechnet…

  7. #7 Laie
    13. November 2017

    @Uli Schoppe
    Eine “Plattform” wie Windoof ist keine Plattform. Windoof ist weder im wissenschaftlichen Bereich noch im Hochsicherheitsbereich in Verwendung und bei Profis nur dann, wenn sie unbedingt mal müssen. (BWL-ler seien mal ausgenommen, weil sie ohne ihre “Energiepunkt”-Präsentationen ziemlich nackt aussehen)

  8. #8 MartinB
    14. November 2017

    Eine Windows-vs-Linux-Diskussion?
    Ich hol schon mal das Popcorn 😉

  9. #9 DasKleineTeilchen
    terra
    14. November 2017

    windows hat so seine problemchen, stichwort “echtzeitsystem”; aber zu behaupten, es wäre nicht im “hochsicherheitsbereich” in verwendung…naja:

    http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a19061/britains-doomsday-subs-run-windows-xp/

  10. #10 MartinB
    14. November 2017

    @DKT
    Toll, wie soll man denn da heute nach noch ruhig schlafen?

  11. #11 Alderamin
    14. November 2017

    @Laie

    Unter Windows laufen unter anderem Bankautomaten, Auskunftssysteme bei der Bahn und Radiofrequenz-Spektrum-Analyser (weiß nicht mehr, ob ich das bei Anite oder Rohde & Schwarz gesehen habe). Verraten sich hin und wieder durch ihre freiliegenden Desktops oder Bluescreens. 😉

  12. #12 tomtoo
    14. November 2017

    Im Business Bereich ist Windows sowohl bei Servern als auch logisch bei Clients führend.
    Aber….
    DoomsdaySub?…WinXP.?…ohhh!…shyse!!!
    :(

  13. #13 tomtoo
    14. November 2017

    Aber praktisch ,nach dem Supportende von XP konnten die wohl einfach Win10 drüberpfeifen.
    ; )

  14. #14 Thomas
    14. November 2017

    Der mit Abstand schwächte Plot in Interstellar war: “Hey lasst uns mal ganz sachte in das SL fliegen und die Daten raus funken, was da kann da schon schief gehen!” Und das woran alle “Flucht von der Erde” Filme happern. Nicht der Antrieb wäre das wichtigste sondern ein hocheffizientes Recyclingsystem für Umwelt und Versorgung. Nur hätte man das, fiele automatisch die Fluchtursache weg.
    Die Software muß ich mir unbedingt ansehen, Linux fahr ich eh.

  15. #15 MartinB
    14. November 2017

    @Thomas
    Für mich war am schwächsten, dass man all die Effekte der Zeitdilatation, die Manöver, mit denen die Leute ihr Fahrzeug manövriert haben und all das überhaupt nicht erklärt bekam, nicht mal mit zwei worten, obwohl das alles von Kip Thorne durchgeerechnet war. Da hat man mal einen SF-Film, wo die Wissenschaft in weiten teilen plausibel ist, abe rman merkt nichts davon…

  16. #16 Laie
    14. November 2017

    @MartinB
    Das mache ich lieber nicht, ich bin ja kein Experte, das überlasse ich lieber den Experten. Davon kenne ich genug, die einem Sachen erzählen, die so unglaublich klingen, sodass man sich damit selbst beschäftigen muss, um Komplexität oder gleichzeitig mit in behaltende Banalität verstehen kann.

    Da das zu stark vom Thema, der interessanten Raumverzerrung rund um SL ablenkt. Das Thema ist doch viel interessanter! :)

    @DasKleineTeilchen @Alderamin
    Vielleicht muss man dazu sagen, dort wo man nicht ganz doof – auf der Ebene der Entscheidungsträger -ist, verordnet man kein Windoof. Bei nicht ans Internet angeschlossenen Messsystemen (Rohde und Schwarz) mag das noch nicht soo tragisch sein, doch der Chef, der ständig seinen Computer vermüllt, weil der mit Admin-Rechten und Zugriffen auf alles in der Firma mit seinem Firmen-PC auf jede Mist-Seite geht…. das hat einen gewissen Unterhaltungswert, so wie WannCry-Meldung bei der Bahnanzeige – eine nette Demonstration! :)

    @tomtoo
    Laut Heise soll das anders sein:
    https://www.heise.de/newsticker/meldung/Grosse-Unternehmen-Linux-gewinnt-zu-Lasten-von-Windows-2480971.html

  17. #17 tomtoo
    14. November 2017

    @Laie
    Naja.
    “””Die Linux Foundation weist darauf hin, dass die Daten nicht repräsentativ sind, da man davon ausgehen muss, dass die angesprochenen Unternehmen je nach ihrer Linux-Affinität unterschiedlich stark motiviert sind, an einer Umfrage der Linux Foundation teilzunehmen”””

    Sollen wir mal die Micosoft Foundation fragen ?
    Was im Intranet großer Firmen eingesetzt wird ? Über AD ,SQL ,iis ,OLAP ,SAP, usw ? Ich bin kein Fanboy.

  18. #18 tomtoo
    14. November 2017

    @Laie
    In welcher Firma hat sebst der CEO Admin rechte auf seinem Client, ausser in einer mini clitche ? Du musst mir mal ein Weltunternehmen nennen wo das so ist ? Selbst in der Entwicklung gibt das immer wieder Anlass für *gähn* Sitzungen. Aber die Jungs und Mädels vom Bussines Admin Rechte ? Das müsstest du mir zeigen ,bevor ich es glaube.

  19. #19 Laie
    14. November 2017

    @tomtoo, #17 (derzeit)
    Es geht ja um den Trend, der eine Entwicklung zeigt, so wie sich der Server-Markt laufend verändert, national wie international.

    Aus den Heise-Quellen ist mir folgendes als interessierter Techniker bekannt:

    Google ist kein Fan von MS, und versucht alles, davon nicht von denen abhängig zu sein. Das gilt auch für deren Server, da ist nix mit MS. Bei anderen grossen IT-Firmen gilt eine ähnliche Denkweise, daher mischen
    Firmen wie IBM, Amazon, HP, Fratzenbuch usw. im Linux-Bereich mit.

    MS versucht inzwischen nach jahrelanger Bekämpfung Linux zu inhalieren, um kritische Leute MS-freundlicher zu stimmen. Auf dem Smart-Phone-Bereich hat MS völlig versagt, das ist gut so. Leider auch Nokia ruiniert: weniger gut. Die meisten der Smart-Phones laufen mit Android, einem Linux-Verschnitt.

    MS-Zeugs: AD (Active Directory), iss, nicht wirklich wichtig – kann ersetzt werden.

    SQL = relationale Datenbanken Abfragesprache und hat nichts mit einem Betriebssystem zu tun.

    SAP = selbst schuld, schwerfällig und ressourcenverbrauchend.

    Grosse Firmen: Die Bahn ist auch eine grosse Firma, nur ist sie nicht relevant. Firmen mit Energiepunkt-geladenen BWL-Beratern kann man nicht helfen, ebensowenig der Stadtverwaltung in München. Es besteht da grosse Bereitschaft Steuergelder sinnlos zu verbrennen.

  20. #20 Laie
    14. November 2017

    @tomtoo, #18 (derzeit)
    In kleineren und mittleren Unternehmen ist das immer wieder der Fall. Vor einigen Jahren war ich mal in so einer Firma ….

    Die grossen sind da durchaus professioneller unterwegs.

    Aber jetzt wollen wir uns doch endlich der faszinierenden Raumzeitkrümmung rund um SL widmen. Das ist wirklich viel interessanter! :)

  21. #21 tomtoo
    14. November 2017

    @Laie
    Wir haben uns übers Business unterhalten. Und das Oracle keine MSSql Server nutzt ist wohl auch klar oder ?
    Ob ich SAP mag ist auch nicht relevant. Oder all die MS Produkte. Es geht um den Einsatz in großen Firmen im Intranet. Wo sind da nennenswert Linux clients ? Und wie werden die MS Clients in eine angebliche Linux Server Landschaft integriert. Wie MartinB sagte *popcorn*. @Laie ich habe keine Lust mich rumzustreiten , ich mag ja Linux, realität ist aber eine überwiegende MS Infrastruktur in großen Firmen.

  22. #22 MartinB
    15. November 2017

    @alle
    Nee, streitet euch nicht (ich pack auch das Popcorn weg, ihr geht eh zu zivilisiert miteinander um …), halten wir einfach philosophisch fest, dass aus dem Sein kein Sollen gefolgert werden kann und dass “Windows ist o.k., weil es überall verwendet wird” eine Variante des naturalistischen Fehlschlusses ist.

    Und jetzt Raumzeitkrümmung um Schwarze Löcher und ähnliche Dinge. Weiß einer von euch aus dem Hut, in welche Richtung man abgelenkt wird, wenn man sich radial von einem rotierenden SL entfernt? (Wenn man radial drauf zufällt, wird man durch frame dragging in Rotationsrichtung abgelenkt; von der Logik her würde ich deshalb erwarten, dass man gegen die Rotationsrichtung abgelenkt wird, wenn man sich entfernt, aber die Simulationen in GRorbit sagen was anderes…)

  23. #23 Herr Senf
    15. November 2017

    Wir haben gravitomagnetische Kräfte (analog Lorentzkraft), die Testteilchen immer in die Richtung der Rotation beschleunigen. Da würde ich erwarten, daß ein im “Nullpunkt” radial hochgeworfenes Teilchen an einem anderen Ort wieder runter kommt, die Richtung der Ablenkung sich nicht ändert.

  24. #24 MartinB
    15. November 2017

    @HerrSenf
    Danke, ich sehe gerade, wo ich das schreibe, dass das natürlich so sein muss, wenn ich mal annehme, dass die Bewegung eines Teilchens umkehrbar ist. (Wenn ein von außen nach Innen fallendes Teilchen nach rechts relativ zu seiner Bewegungsrichtung abgelenkt wird, dann wird auch ein von Innen nach Außen fliegendes Teilchen nach rechts abgelenkt, wenn beide dieselbe Bahnkurve haben).
    Hätte ich gleich selbst sehen können, zumal es beim Magnetfeld ja genauso ist. Irgendwo hatte es da gehakt, danke für den Kommentar, der den Knoten platzen ließ.

  25. #25 MartinB
    15. November 2017

    Hilfe, nein, das war Blödsinn!!!
    Wenn ich die Bahnkurve umkehre, dann werde ich beim Reinfallen in die eine Richtung (z.B. nach rechts) abgelenkt, beim Wegfliegen in die andere Richtung (nach links). Das wäre doch bei einem B-Feld genau nicht so, wenn das B-Feld halbwegs homogen ist, werde ich immer in dieselbe Richtung abgelenkt.
    Bin doch verwirrt.

  26. #26 Karl-Heinz
    15. November 2017

    @MartinB

    Beim rotierendem SL zieht die rotierende Masse den Raum um sich herum wie eine zähe Flüssigkeit mit. Dadurch wird die Raumzeit verdrillt. Wenn man versucht radial nach außen zu kommen, wird man ebenfalls von der verdrillten Raumzeit mitgezogen.

    Frame dragging of locally stationary ZAMO

    Siehe auch Lense-Thirring-Effekt.

  27. #27 Alderamin
    15. November 2017

    Logisch erschiene mir: wenn man sich radial bewegt, bewegt man sich nicht tangential, sondern wird nur von der Raumzeit mitgezogen. Also braucht man nur die Bewegung der Raumzeit bei verschiedenen Radien zu betrachten. Man gewinnt bei der Bewegung nach außen keinen tangentialen Impuls.

    Wenn man nach innen fällt, wird man zunehmend schneller mitgezogen und in Richtung der Rotation abgelenkt.

    Wenn man nach außen fällt, wird man zunehmend langsamer mitgezogen, was aber auch einer Ablenkung in Rotationsrichtung entspricht.

    Kann ich mir am einfachsten klarmachen, wenn ich mir die Raumzeit im fließenden-Wasser-Modell vorstelle. Am einfachsten, wenn die das Wasser zunächst geradeaus fließt. Wie ein Fluss, den ich quer zur Fließrichtung durchschwimmen will, der in der Mitte viel schneller fließt als an den Ufern. Angenommen, von links nach rechts und ich schwimme von unten nach oben, dann zieht es mich zunehmend nach rechts. Schwimme ich von der Mitte wieder zurück nach unten, lenkt es mich wieder im Bogen nach rechts ab. Insgesamt entsteht eine Bahn wie ein umgedrehtes U.

    Jetzt denkt man sich den Fluss als Strudel (Wirbel, nicht Kuchen!), der sich in der Mitte schneller dreht als außen und vergleicht die Situation des Hineinschwimmens und Umkehrens mit dem geradlinigen Fluss, es käme wieder eine (aufgebogene) U-Form heraus (wenn man weniger als einen halben Orbit im Kreis gezogen wird).

    Macht das Sinn?

  28. #28 Karl-Heinz
    15. November 2017

    @Alderamin

    Macht das Sinn?

    Also ich sage … Ja, Ja, Ja …

    @Herr Senf

    Gravitomagnetismus (auch GEM Gravitoelektromagnetismus)

    Auch cool. (Smiley)

  29. #29 Karl-Heinz
    15. November 2017

    @MartinB

    Rotierende Massen erzeugen ein gravitomagnetisches Feld. Dieses Feld wirkt sich auf Teilchen und Licht aus und führt zur Lense-Thirring-Präzession. 😉

    Gravitomagnetismus

  30. #30 MartinB
    15. November 2017

    @Karl-Heinz
    Danke, aber das war mir prinzipiell schon klar.
    Unklar ist mir, dass man sagt, dass Gravitomagnetismus im LT-Effekt analog zur Bewegung einer elektrischen Ladung im Magnetfeld einer rotierenden geladenen Kugel ist. Wenn sich aber eine Ladung in einem Magnetfeld bewegt, dann ist die Beschleunigung proportional zu v x B (Kreuzprodukt), d.h., wenn ich meine Bewegungsrichtung umkehre, wirkt die Beschleunigung in die entgegengesetzte Richtung – wenn ich in der einen Richtung nach rechts abgelenkt werde, dann auch in der anderen. Das scheint beim Gravitomagnetismus nicht so zu sein.
    Auf jeden fall Danke für den GEM-Artikel, den kannte ich noch nicht, mal sehen, ob ich damit schlauer werde.

    @Alderamin
    Ich bin erstens nicht sicher, wie tragfähig die Analogie ist (ich halte diese ganzen “man-wird-vom-Raum-mitgezogen”-Bilder immer für schwierig, weil ich mich ja schließlich im raum bewgeen kann…), zum anderen bin ich mir nicht sicher, ob man nicht so argumentieren muss, dass ich bei der Bewegung nach Außen ja dadurch, dass ich weniger abgeelnkt werde als Innen, in die andere Richtung beschleunigt werden müsste, weil ich ja eben an einem Startpunkt weiter Innen loslege und in diesem Bild die dortige “Raumrotation” mitmache. Ist vielleicht genau das Problem: Ist die Situation beim nach Außen fliegen analog, wen ich Innen stationär relativ zu einem äußeren Beobachter oder stationär relativ zu einem mitrotierenden Beobachter bin?

  31. #31 MartinB
    15. November 2017

    Nachtrag:
    In dem GEM-paper steht die Analogie zur Edynamik sehr gut erklärt, die Beschleunigung ist anscheinend auch im GEM proportional zu v x B, und B ist das Äquivalent zum Magnetfeld. Was in meinen Augen immer noch heißt, dass eine ladung/masse bei der Bewegung nach Außen andersherum beschleunigen müsste als bei der Bewegung nach Innen. Irgendwo mache ich da einen Denkfehler (oder ich kann keine Edynamik mehr…)

  32. #32 Karl-Heinz
    15. November 2017

    @MartinB

    Diejenige Wirkung, die bereits durch die Newtonschen Gravitationskraft erfasst wird, ist dabei analog zur elektrischen Kraft. Darüber hinaus gibt es eine Kraftwirkung, die zur Magnetkraft analog ist und immer dann auftritt, wenn Gravitationsquellen rotieren.
    In unserem Fall ist die bewegte Masse das SL und nicht eine klitzekleine Masse, das eine Geschwindigkeit v hat.

  33. #33 MartinB
    15. November 2017

    @Karlheinz
    Nein. Das SL ist das, was das Gravo-Magnetfeld verursacht, die Kraft hängt von der Geschwindigkeit der fallenden Testmasse ab. (Eine ruhende Testmasse erfährt auch keine Ablenkung in Rotationsrichtung, die kommt erst, wenn sich die Masse bewegt – ürbigens ein weiteres Argument gegen das “der Raum zieht die Masse mit”-Bild). Ist genau wie beim Magnetfeld, das übt ja auch keine Kraft auf eine ruhende Ladung aus.

    Ich werde auch mal bei den ExpertInnen auf dem physicsforum fragen, ob das da jemand erklären kann.

  34. #34 MartinB
    15. November 2017

    @Kalrheinz
    Die englische Wiki-Seite ist übrigens deutlich ausführlicher:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism
    Da stehen die Gleichungen für die Kraft auch drin.
    Bin immer noch verwirrt, warum das nach außen fliegende teilchen in rotationsrichtung abgelenkt werden soll, aber GRorbits sagt das auch.

  35. #35 Karl-Heinz
    15. November 2017

    @MartinB

    die Kraft hängt von der Geschwindigkeit der fallenden Testmasse ab.

    Nö …

    Massen- oder Energieströme erzeugen ein Gravo-Magnetfeld. Dieses Gravo-Magnetfeld übt dann eine Kraft auf die Testmasse aus, unabhängig ob die Testmasse sich bewegt oder nicht.

  36. #36 Karl-Heinz
    15. November 2017

    @MartinB

    Ups …
    Hast recht. Die GEM Equation sieht leider so aus, wie du gesagt hast. Komisch …
    Muss nachgucken 😉

  37. #37 MartinB
    15. November 2017

    So ich glaube, ich hab’s – und juhu, ich hatte recht.
    Ich habe mit GRorbit folgende Situation geplottet:
    maximal gegen den Uhrzeigersinn rotierendes SL (a*=1)
    Teilchen startet bei r=5 mit Anfangsgeschwindigkeit 0,577 unter Winkel 0.
    Das Teilchen wird beim Fliegen nach Außen gegen den Uhrzeigersinn abgelenkt. Aber wenn man genau hinschaut (oder wenn man aus den Daten mit gnuplot den Winkel gegen die Zeit plottet), dann sieht man, dass der Winkel auf dem Weg nach Außen mit der zeit immer langsamer zunimmt. Mit anderen Worten, die *Beschleunigung* verringert die Winkelgeschwindigkeit und ist damit gegen den Uhrzeigersinn gerichtet. Das Teilchen startet nicht senkrecht nach Außen, weil man am Anfang die Bewegung im mitrotierenden Bezugssystem berücksichtigen muss, aber die Beschleigung geht in diesem Fall mit dem Uhrezeigersinn, passt also zur Lorenztkraft und allem.

    Ja, manchmal wäre es schon gut, wenn man zwischen ner 1. und ner 2. Ableitung unterscheiden könnte…

  38. #38 Karl-Heinz
    16. November 2017

    @MartinB

    * Stimmt, um die Richtung der Kraft zu bestimmen, muss man die zeite Ableitung machen. 😉

    Ich bin erstens nicht sicher, wie tragfähig die Analogie ist (ich halte diese ganzen “man-wird-vom-Raum-mitgezogen”-Bilder immer für schwierig, weil ich mich ja schließlich im raum bewgeen kann…)

    Relativistisch gesehen ist die Umgebung rotierender Körper nicht statisch, sondern ein dynamisches Objekt. Raum und Zeit werden zum vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum, der Raumzeit, zusammengefasst. Dieses Gebilde dreht sich bei rotierenden Massen!

    Ok ich verstehe. Nicht der Raum rotiert, sondern die Raumzeit. Darum ist die Analogie, man wird vom Raum mitgezogen problematisch. Man muss mit der rotierenden Raumzeit argumentieren. Das Problem bei einer rotierenden Raumzeit ist, das ich diese mir nur mehr sehr schwer vorstellen kann.

    In etwa so: Bewegt sich nun ein Testteilchen oder Licht in einer rotierende Raumzeit, so werden sie unweigerlich gezwungen mit zu rotieren. Aber nicht nur der Körper an sich rotiert, auch das Bezugssystem. Ist also ganz schön kompliziert.

    Lense-Thirring-Effekt, auch Frame-Dragging-Effekt

    Ich hätte mir nicht gedacht, dass dieses Thema noch so spannend wird. 😉

  39. #39 MartinB
    16. November 2017

    @Karl-Heinz
    Dass die Raumzeit dynamisch ist, ist mr klar. Das Problem mit der “rotierenden Raumzeit” ist letztlich das geliche, das bei unserer Diskussion der Ausdehnung des Universums zum Tragen kam: Klar gibt es in irgendeiner Form mitbewegte Beobachter, aber nichts sspricht dagegen, mich relativ zu denen zu bewegen. Ist dasselbe wie mit der Wasserfall-Analogie, die wir hier irgendwann mal diskutiert haben, diese Bilder suggerieren einem immer, dass es zu jedem Raumzeitpunkt einen ausgezeichneten Beobachter gibt, der “relativ zum Raum ruht”, und um mich relativ zu dem zu bewegen, brauche ich eine Kraft – und das ist schon bei Newton falsch…

  40. #40 Alderamin
    16. November 2017

    @MartinB

    (ich halte diese ganzen “man-wird-vom-Raum-mitgezogen”-Bilder immer für schwierig, weil ich mich ja schließlich im raum bewgeen kann…)

    Ja, aber höchstens mit Lichtgeschwindigkeit. Z.B. kann sich ein Lichtstrahl ausgehend von einem Objekt hinter dem Hubble-Radius nicht auf uns zu bewegen, aber mit mehr als 2c von uns weg. Gleiches gilt für Licht von einem Objekt, das hinter dem Ereignishorizont eines schwarzen Lochs liegt. Deswegen erreicht uns die Strahlung nicht. Man ist halt relativ zu seinem mitbewegten Ort in einem Geschwindigkeitsbereich von |c| gefangen, aber zwischen mitbewegten Orten können alle möglichen Differenzgeschwindigkeiten bestehen.

    (Ich weiß selbstverständlich, dass das nicht wirklich korrekt ist, denn es bewegt sich nichts – schon das Wort “mitbewegt” ist Unsinn, es entsteht ja nur Raum zwischen uns und einer fernen Galaxie, aber das Wasserfallmodell macht solche Situationen intuitiv leichter nachvollziehbar; insbesondere auch den Unterschied zwischen einem Raum, in dem sich Materie ausbreitet und somit Galaxiengeschwindigkeiten nach oben begrenzt wären, und einem expandierenden Raum, wo sie es nicht sind, wie wir ihn haben).

    Ich hab’ jetzt Deine Erklärung in #37 nicht ganz nachvollziehen können, aber kam da jetzt was anderes als die von mir vermutete Bahn heraus?

  41. #41 JoJo
    16. November 2017

    Ich halte diese ganzen “man-wird-vom-Raum-mitgezogen”-Bilder immer für schwierig, weil ich mich ja schließlich im raum bewgeen kann.

    Ack. Vielleicht mal ein paar Lichtkegel aufmalen? Dann wird’s bestimmt klarer.

  42. #42 MartinB
    16. November 2017

    @Alderamin/Jojo
    Ja, ich verstehe schon, warum das Bild manchmal nützlich ist – aber Fakt bleibt halt, dass es nicht schwireriger ist, mich mit 0.9999999999999999c “relativ zum Raum” zu bewegen als mit v=0, und das geben diese Bilder nicht wirklich wieder. Deswegen finde ich persönlich sie meist nicht so hilfreich.
    Auch z.B. der stürzende Raum in der Schwarzschildmetrik ist in meinen Augen problematisch – wo stürzt denn der ganze Raum hin? Beim SL kann man sich ja vorstellen, dass er in der Singularität landet, aber im Außenraum ist die Metrik ja für einen Stern gleicher Masse identisch, wo stürzt da der Raum hin?

    Was meinen Kommentar #37 angeht: Meine Intuition und Überlegung bzgl. der Beschleunigung war korrekt. Ich hatte nur den Fehler gemacht, mir nur die Bahnkurven in GRorbits anzugucken; die weichen tatsächlich im Drehsinn ab, aber soweit ich sehe nur deshalb, weil “radial nach Außen” für einen Beobachter nahe am rotierenden SL was anderes ist als für einen, der weit entfernt ist. Die Beschleunigung geht aber in die von mir erwartete Richtung: Wenn ich nach Außen fliege, werde ich gegen die Rotationsrichtung des SL beschleunigt, so wie man das nach v x B erwarten muss, wenn man v umdreht.

  43. #43 Karl-Heinz
    16. November 2017

    @MartinB

    Kennst du den Begriff ZAMO. Spielt er für unsere Betrachtung eine Rolle?

    …ZAMO hat. D.h. lokal rotiert der ZAMO nicht, aus dem Unendlichen betrachtet schon! …

    Zero Angular Momentum Observer (ZAMO)

  44. #44 Karl-Heinz
    16. November 2017

    Dieses Koordinatensystem habe ich auch noch gefunden.

    http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/boyer-lindquist-koordinaten/53

  45. #45 MartinB
    16. November 2017

    @Karl-Heinz
    Danke für die Links, ich kenne zwar die Phänomene, aber nicht die SdW-Links dazu; mal sehen, ob das meine Intuition noch weiter ankurbelt.

    Aber wie gsagt, mein Hauptproblem ist gelöst, der GEM macht genau, was er soll…

  46. #46 MartinB
    16. November 2017

    PS: Ja, der ZAMO_Effekt ist meiner Meinung nach genau das, was dafür verantwortlich ist, dass “radial nach Außen” für den Beobachter am SL nicht dasselbe ist wie für den entfernten Schwarzschild-Beobachter.

  47. #47 Karl-Heinz
    16. November 2017

    Aber wie gsagt, mein Hauptproblem ist gelöst, der GEM macht genau, was er soll…

    Danke Martin
    Ich werde versuchen, ob ich das Programm auf einem Windowsrechner zu laufen bekomme, damit ich mal mit eigenen Augen sehe, was man dort eigentlich sieht. 😉

  48. #48 Karl-Heinz
    16. November 2017

    Echt cool
    Da werde ich mal mein SL- Hauberl aufsetzen und mich als freifallender Beobachter in das SL stürzen. 😉


    Gullstrand-Painlevé-Koordinaten

  49. #49 MartinB
    17. November 2017

    @Karl-Heinz
    Dafür empfehle ich das Buch “Exploring Black holes”, davon gibt es eine Probeversion sogar frei verfügbar irgendwo im Netz.

  50. #50 Marius
    17. November 2017
  51. #51 MartinB
    17. November 2017

    @Marius
    Danke, das ist es.

  52. #52 Karl-Heinz
    17. November 2017

    @Marius und MartinB
    Danke für Hinweis und Link

    Measuring Spacetime Curvature (Messung der Raumzeitkrümmung)

  53. #53 MartinB
    17. November 2017

    Iiih, videos…

  54. #54 Karl-Heinz
    17. November 2017

    @MartinB

    War eh nur ein ganz kurzes Video (Sorry).

    Hast schon mitbekommen?
    Fehlende baryonische Materie im Universums gefunden – Neues aus dem Universum – Josef M. Gaßner

    Fehlende baryonische Materie im Universums gefunden (Achtung 30 Minuten Video)

  55. #56 Karl-Heinz
    17. November 2017

    @MartinB
    Danke für Link.

    Ok, in Zukunft keine Videos.

    Wäre auch blöd, wenn ein Professor seinen Studenten ein Video vorsetzt und in der Zwischenzeit auf einen Kaffee geht. 😉

  56. #57 MartinB
    17. November 2017

    Da gab’s doch mal ne schöne Szene in einem amerikanischen Film, wo irgendwann die Studis alle nur noch Tonbänder in den Hörsaal stellten, um die Vorlesung aufzunehmen (schon ein alter Film aus den 80ern; und ne Woche später stellte dann der Prof auch nen Tonband hin, das die Vorlesung abspielt…
    Die meisten Leute mögen ja Videos, aber mir geht es da immer entweder zu schnell oder zu langsam.

  57. #58 Karl-Heinz
    17. November 2017

    @MartinB

    Also die Studenten haben mit diesem Unsinn angefangen … 😉

    Ich versteh schon. Videos haben Vorteile aber auch gravierende Nachteile. Beim Geschriebenen kann man das Material sehr schnell sichten, was bei einem Video jetzt nicht so einfach ist und daher für Blogger nerventöten ist.

    Die Videos von M. Gaßner finde ich persönlich aber sehr gut.

  58. #59 Herr Senf
    18. November 2017

    Die neumodernen Fernseh- und Videogewohnheiten machen ein “Kopfproblem”:
    Wenn ich zum Fußball live gehe, es fällt einTor, warte ich auf die Wiederholung.

  59. #60 Laie
    20. November 2017

    @Herr Senf
    Sehen Sie sich mal eine Sendung aus dem Telekolleg des BR an. Dort ist alles sehr sehr sehr langsam, falls sie beim Ansehen noch nicht eingeschlafen sind oder gleich durch den TV-Präsentator hypnotisiert sind, dann sind sie TV-tauglich. Es wird vermutet, es ist nicht der BR, sondern ein schwarzes Loch hinter dem Mond, von dem aus gesendet wird, daher geht es so langsam. Sendungen, die immer das selbe senden, wie ein Fussball der geschupft wird, hat den Vorteil, niemals etwas zu verpassen, was man nicht schon längst einmal irgendwie wo gesehen hat.

  60. #61 tomtoo
    21. November 2017

    @MartinB
    Sry ist so ein wenig OT aber es geht um SL’s. Du hast doch den Aprilscherz bezüglich eines SL’s im CERN gemacht. Jetzt hab ich doofbacke mal darüber nachgedacht. Angenommen man könnte so ein winziges SL erzeugen und angenommen es würde nicht zerfallen. Wie könnte es dann fressen (sry)? Ich meine angenommen es liegt auf einer Oberfläche. Hatt ja nur die winzige Gravitation. Gegen Kernkräfte und EM ja wohl verschwindet gering. Könnte wohl kaum ein Elektron eines Atoms schnabulieren. Oder könnten dann so Quanteneffekte (tunneln) eine Rolle spielen ?

  61. #62 tomtoo
    21. November 2017

    @MartinB
    sry Nachtrag. Oder es wäre El. geladen. Aber dann würds ein Elektron schlucken und das nächste nicht mehr mögen ? Bitte nich falsch verstehen , bin kein Eso Freak. Ich überlege mir nur wie es überhaupt wachsen könnte ?

  62. #63 MartinB
    21. November 2017

    @tomtoo
    Naja, erstmal kann das SL nicht auf ner Oberfläche liegen (es sei denn, es wäre geladen). Es würde also in die Erde hineinstürzen und dann imer wieder durch die Erde durchfliegen und dabei früher oder später auch mal Materie aufsammeln.
    Wie genau hängt davon ab, wie die Elektronen mit dem SL wechselwirken, aber ohne Quantengravitation kann ich dazu nicht viel sagen :-)

    Früher oder später würde das SL aber schon wachsen können. Das Ganze funktioniert aber nur, wenn das SL am Anfang relativ zur Erde ruht (bw. weniger als Fluchtgeschwindigkeit hat) – das ist je genau der Grund, warum es so extrem unwahrscheinlich ist, dass am CERN ein böses SL entsteht: Erstens ist der Prozess eh unwahrscheinlich, zweitens würden alle Prozesse, die die Entstehung eines SLs ermöglichen könnten, auch dazu führen, dass es genau so schnell wieder zerstrahlt, und drittens würde, selbst wen es aus irgendeinem Grund nicht zerstrahlt, das SL einfach wegfliegen, weil es angesichts typischer Geschwindigkeiten im CERn extrem unwahrscheinlich ist, dass ein SL mit einer Geschwindigket von praktisch Null entsteht.

    Ich vermute mal, bei Florian drüben findest du in den alten Posts zum Thema CERN mehr dazu.

  63. #64 Laie
    21. November 2017

    @tomtoo
    So eingefangene SL sind wie ein böser Virus, die wird man nicht mehr los und fressen einen von innen auf! :)

    Mal kurze creepy-pasta:
    Sollte ein eingefangenes SL tatsächlich nicht zerstrahlen, dann wär das sogar möglich. Das wäre unangenehm, aber ein sehr kleines SL würde erst in ein paar Millionen Jahre gefährlich sein, war wo zu lesen, bis dahin trifft es beim Oszillieren in der Erde zu wenig Materie. Träfe das ein, dann wäre die Hawking-Strahlung widerlegt, und man müsste sich etwas neues überlegen.

  64. #65 tomtoo
    22. November 2017

    @MartinB
    Vielen Dank ! Ist also garnicht so einfach das mit dem Wachsen.

  65. #66 tomtoo
    22. November 2017

    @MartinB
    Hab bei @FF gelesen. Aber so richtig klar, ist es mir immer noch nicht wie es wachsen könnte ? Aber hast ja gesagt sowas wie Quantengravitation. Das ist nicht einfach. : )

  66. #67 MartinB
    22. November 2017

    @tomtoo
    Naja, irgendwie hat ein elektorn ja eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit genau am Ort des SL; damit gibt es auch eine Wahrscheinlichkeit, dass es hineistürzt. Aber ob es dan einen Überlagerungszustand gibt oder ob die Wellenfunktion dann kollabiert, ist meines Wissens nicht klar.

  67. #68 Alderamin
    23. November 2017

    @MartinB

    Die Frage von tomtoo ist ziemlich gut.

    Erster Gedanke: Elektronen fallen ja auch nicht in den Kern, warum sollten sie ins Schwarze Loch fallen? Ist aber wohl falsch, weil Elektronen sehr wohl in den Kern fallen, dort aber wegen der hohen kinetischen Energie, die sie bei Annäherung an den Kern (Heisenberg) erhalten, nicht bleiben und sich deswegen statistisch selten dort aufhalten werden. Beim Schwarzen Loch könnten sie aber so viel Energie haben, wie sie wollen, sie würden trotzdem geschluckt werden, weil sie sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können (das bricht einem Weißen Zwerg auch den Hals, wenn er bei einer Supernova vom Typ Ia durch äußere Massenzufuhr über die Chandrasekhar-Grenze rutscht und zum Neutronenstern kollabiert).

    Wenn das Schwarze Loch ein Elektron schluckt, bekommt es eine negative Elementarladung. Sollte dann nicht auch das Pauli-Prinzip gelten, dass es nicht den gleichen Quantenzustand wie ein anderes Elektron einnehmen kann? Würde es somit keinem weiteren Elektron begegnen können?

    Dann müsste es als nächstes ein Kernteilchen schlucken. Die Wahrscheinlichkeit, im Kern zu landen, wäre wohl so groß wie für ein Elektron, nur würde es bei einer Kollision mit einem up-Quark (Protonen insgesamt sind ja ausgedehnt und das schwarze Loch ist viel kleiner) 2/3 positive Ladung aufnehmen können und hätte dann -1/3 verbliebene Ladung. Mit welchem Teilchen könnte es dann noch interagieren? Mit noch einem Up-Quark, um auf +1/2 zu kommen? Würde der Tunnel-Effekt dafür sorgen, dass es dennoch weitere Quarks oder Elektronen verschlucken kann?

    Irgendwer hat aber wohl mal errechnet, dass ein Mikro-Black-Hole in der Erde 66000 Kernteilchen pro Sekunde schlucken würde, was dann aber 3 Billionen Jahre dauern würde, bis 1 kg zusammen käme.

    Alles unter der Voraussetzung, dass Hawking mit seiner Strahlung irren sollte, was eigentlich niemand vom Fach glaubt.

  68. #69 MartinB
    23. November 2017

    @Alderamin
    Elektronen “fallen nicht in den Kern”, aber haben dort eine geiwsse Aufentahltswahrscheinlichkeit. Beim SL ist der Effekt aber wegen der Schwäche der Gravitation eher klein; trotzdem hat ein Elektron im Zweifel eine gewisse Aufenthaltswahrscheinlichkeit innerhalb des Ereignishorizonts. Was dann passiert, regelt die Guantengravitation…

    “Sollte dann nicht auch das Pauli-Prinzip gelten, dass es nicht den gleichen Quantenzustand wie ein anderes Elektron einnehmen kann?”
    Nein, weil das SL nur eine Ladung hat, aber damit kein Elektron ist (die Ladung könnte ja auch von nem Myon, W- oder sonst was kommen.)

  69. #70 MartinB
    23. November 2017

    PS:
    Wobei die Frage, was passiert, wenn ein SL ein Spin-1/2-Teilchen schluckt, schon interessan ist: Wird es dann zum Fermion?