Wieso können Schwarze Löcher rotieren?
 

Hallo zusammen

Ich weiss über die Drehimpulserhaltungssatz müsste ein SL weiterhin rotieren, welches sich auch über die relativisteschen Effekte über die Raumzeitmetrik an die Umgebung um das SL zu kennen geben sollte.

Aber ist das kein Wiederspruch zur Singularität? Kann etwas mit 0-Ausdenung und theoretischer unendlich kleiner Punkt einen Drehimpuls erzeugen?



Danke schon im Vorraus und Gruss
Nureis

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... es rotiert doch "nach außen" der Ereignishorizont, die Singularität steckt doch drinnen.
Wenn man eine Scheibe rotieren läßt, rotiert doch der Mittelpunkt = 0 iwie auch mit ;)

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Hi! Bei Rotation wird - zumindest laut Theorie - aus der Punkt- eine Ringsingularität. Die kann rotieren.

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Der Ereignishorizont ist doch kein Physikalisches Objekt, nur eine Distanzangabe bei welcher sich physikalische Eigenschaften gemäss ART ändern.

Das Objekt ist nur der Kollabierte Stern mit seinen zusammen gepressten Quarks/Strings auf einen theoretischen 0 Punkt?

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Bei Wikipedia steht " Singularitäten können punktförmig, also unendlich klein, oder nicht-punktförmig sein,"


Ringsingularität? Wow, davon hab ich noch nie gehört:
Wiki erzählt: "für rotierende Schwarze Löcher, die in einem eindimensionalen Ring in der Äquatorebene singulär wird."

Wow eindimensionaler Ring? How? Das ist jenseits der menschlichen intuitiven Denkens.

Aber müsste nicht jedes SL mit Lichtgeschidikeit am Ereig.Hor. drehen?

Den ALLE objekte aber der grösse eines Molekühls? haben einen Drehimpuls grösser 0, auch Sterne. Und wenn etwas mit einem Drehimpuls unendlich klein wird, oder sich dem 0-Radius beliebig Nähert, müsste die Rotationsgeschwindigkeit doch immer maximal werden. Oder nicht?

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... bis heute weiß keiner, wie es in einem Schwarzen Loch aussieht, aber man kann es rechnen ;)

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Nein, es übernimmt beim Kollaps ja nur den Drehimpuls des Sternes oder der Ursprungswolke, dann beim Wachstum die "einfallenden" Impulse.
Es gibt nur wenige "große SL", die nahe am Maximum rotieren, auch das SL in der Milchstraße rotiert meßbar mit geneigter Rotationsachse.

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Aber der Zusammenhang für Drehimpuls "L" und Tangentialgeschwindigkeit "v" ist: L = r * v und somit v = L/r

und wenn ich jetzt Lim(r->0) L/r rechne, dann erhalte ich für "v" unendlich?
Weil L konstant ist und grösser 0.

Oder?

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Deswegen hast du ja auch eine Ringsingularität bei r>0. Und die ist unbeobachtbar.
In der Ergosphäre draußen ist alles viel gemütlicher, da geht nichts gegen unendlich.

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Hm okay, müsste nicht jedes SL sich "schnell" (50% Lichtgeschw.) drehen und somit ein rotierendes SL sein?

Oder wieso spricht man von rotierenden und nicht rotierenden SL?

Neutronensterne haben ja auch eine hohe Winkelgeschwindigkeit.

Und auch wenn die Wolke oder der Stern sich mit 1U/Jahr drehte. Wenn wir mit den Objekt Radius gegen 0 gehen (r>0) müsste die Tangentialgeschwindigkeit gigantisch werden.... und wenn nicht, sagen wir das SL dreht nur mit 0.001% Lichtgeschw. dann müsste man doch daraus ein mindest Radius abschätzen können. rein statistisch, weil wie hoch war die wahrscheinlichkeit, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Wolke oder Sterns 0.00001U/10000 Jahren gewesen wäre...

Also Beispiel: unsere Sonne rotiert mit ca. ~0.04U/Tag bei einem mittleren Radius von ca. ~696'340km...
Man könnte ja jetzt den Radius spasses halber auf eine Placklänge setzen... welche ja r>0 ist...

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Weil nicht rotierende SL sehr viel einfacher zu rechnen und zu verstehen sind. Immer noch schwer genug.
Dass es in der Natur keine nichtrotierenden SL gibt, ist klar.

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... das gilt für einen Massenpunkt auf einer Kreisbahn, wobei auch v<c gilt. Wenn Du eine starre Scheibe hast, die rotiert mit w = const !
Wegen v = w * r wird für den Mittelpunkt v = 0 und damit Lo = 0. Wenn Du L für die Scheibe haben willst mußt Du "über alle Ringe" integrieren.
Das Schwarze Loch ist ein "ausgedehntes" Objekt, die rein mathematische Singularität hat keinen Drehimpuls, das Loch aber als Ganzes.
Der Spin des SL ist seine Winkelgeschwindigkeit w, die Tangentialgeschwindigkeit am EH muß dabei v<c bleiben, wegen M und w hat es sein L.

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Ja die L=r*v Formel war nur eine vereinfachung, von etwas komplizierten, aber es stimmt sinngemäss: nach der klassischen Phyisk und auch vereinfacht: müsste man eine Massgenkugel nach "r" integrieren, bei bleibende Masse "m" und bleibedem Drehimpuls "L", für "v" oder halt "w".

Ein SL ist unvorstellbar Abstrakt... für das menschliche Gehirn nicht geeignet. Man kann über die Mathematik in ART und QM nur erahnen wie speziell die Bedingungen da sind...
Für mich ist der Ereignishorizont nur eine virtuelle Distanzangabe zu einem existierendem physikalschischen Objekt, aber es ist soviel mehr... Absolut Abstrakt... und counter-intuitive... für mich...

Oder wie kann ich das Verstehen? Der EH ist ja nicht wirklich was physikalisches.
Könnte folgendes Beispiel nicht auch zutreffen?
Die SL-Masse ist konzentriert auf eine Plancklänge mir Radius "r" =Planklänge/2. Und dort hat sich ergeben die Tangentialgeschwindigkeit 99% von der Lichtges. "c". Und die Schnellsten und nahersten Teilchen in der Nähe des Ereig.Hori. sind alle v<c. Und der EH selber dreht sich ja nicht, er ist nur eine virtuelle Sphäre.

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Die Raumzeit des SL dreht sich, der Ereignishorizont ist eine Einbahnstraße ins Schwarze Loch.
Man kann auf ein sich drehendes Karussell "mit Anlauf" tangential draufspringen, darf aber nie wieder runter.
Wenn das viele machen, erhöht sich die Masse und der Drehimpuls, einfache Analogie:

Nun kann man gemütlich zur Drehachse des Karussells (Singularität) hinlaufen, Masse und Drehimpuls bleiben erhalten.
Von außen betrachtet sieht es so aus, als ob die Masse über den Ereignishorizont verteilt ist, reingucken geht ja nicht.
Grüße Dip

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Ich habe mit der Rotation der SL eher ein Problem wegen dem Unendlichen in der Singularität. Die 0 ist bei der Drehung nicht sehr problematisch.

Etwas unendliches kann sich tatsächlich nicht drehen und auch nicht wachsen. Diese Eigenschaften von SLs stören mich bei dem Gedanken einer Singularität im Zentrum. Alle Abbildungen der ART sind geometrische Formen. Damit in der Geometrie unendlich.

Laut der Mathematik muss eine unendliches Objekt schon immer so existieren. Bei einem Wachstum müsste dieses auch unendlich sein. Ist es aber nicht. Das können wir beobachten.

Bei der Drehung das gleiche Prinzip. die kommt bei unendlich nicht von Innen nach Außen oder umgekehrt.

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Singularitäten sind "Ausnahmesituationen", wo die Gleichungen verrückt spielen, zB f(x) = 1/x bei x = 0.
Der Ereignishorizont ist nur eine numerische Koordinatensingularität, andere Koordinaten nehmen oder Gleichungen - Problem weg.

Die Singularität im Zentrum eines SL ist eine echte physikalische, weil man nicht weiß, was dort los ist, man kann sie nicht "beheben".
An diesem Punkt kann man per Definition nicht rechnen, man vermeidet das Problem, indem man den „Artefakt ausschneidet“.

PS: wo keine Physik bekannt ist, kann auch keine Mathematik gemacht werden, so "beim" Urknall und "im" Zentrum eines SL.
Bei numerischen Simulationen fängt man einfach nicht bei "0" an, nur klein genug "0,0...1", so daß das Ergebnis "stabil" wird/bleibt.
Spruch dazu: lieber ungenau richtig rechnen, als exakt falsch ;)

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Die problematische Unendlichkeit würde bei der Ähnlichkeitsdimension einfach verschwinden, da man nicht mit Längen von 0 rechnen und somit auch nicht x/0 teilen müsste ;)

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... nur das Ähnllichkeitsdimensionen ein überflüssiger Umweg über die Radosophie sind, kann nach Ockhams Rasiermesser weg.
Die Physik gleitet nicht gerne in den Eklektizismus ab, komplizierter zusammensetzen, wenn's auch einfacher geht :(

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Die Einfachheit? Das ist ja die Frage ob es aktuell so einfach ist. Warum muss in der Physik alles mögliche renormiert werden? x/0 ist eben ein Problem, auf das die Physik viele Umwege finden musste. So wird eher ein Schuh draus. Nur leider fehlt dann die dunkle Materie, dunkle Energie und dann die Symmetriefrage zwischen Materie und Antimaterie.
Es ist ein Fakt, dass die Standardmodelle sehr viele Dinge sehr gut erklären...ohne Frage aber eben ganz wesentliche Dinge können nicht erklärt werden.

Off-Topic und gehört hier nicht ins Thema aber mich interessiert das:
Warum nicht nach Alternativen suchen und nach so langer Zeit vielleicht auch mal die Gedanken weiter schweifen zu lassen?
Welche toe würdest du favorisieren? Wie sieht für dich die Physik jenseits des Standardmodells aus?

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Was stimmt an meiner folgenden Annahme/Überlegung nicht? :)

Wenn ja ein Stern zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Dann "wandern" ja die Teilchen mit der Geschwindigkeit v<c richtung Massezentrum. Und mit der Impulserhalten, müsste sich die währen dieser "Wanderung" die Tangentialgeschwindigkeit der Teilchen erhöhen, d.h. der Kollabsgeschwindigkeit müsste verlangsamen? Ja, oder?
Und müsste dann nicht ein Punkt kommen, wo die Tangentialgeschwindigkeit = c ist? und somit sich ein Masschenobjektradius > 0 Einstellen muss?

Ich gehe davon aus, das sich die Physik innerhalb des Ereignishorizonts nicht verändern. Sondern, das eben nur keine Information nach Aussen gelangt und wir es niemals Beobachten können.

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Wobei sich ja die Raumzeit hinter dem Ereignishorizont ganz exotisch verformt, aber auch da müssten ja die Erhaltungsgrössen bei behalten werden, oder?

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wer weiß das schon: hinterm Horizont wechseln Raum und Zeit die Plätze :confused:

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Ich kenne abgesehen vom Informationsparadoxon keinen weiteren gewichtigen Hinweis, der eine Verletzung von Erhaltungsgrößen implizieren würde.

Bei Fragen zum Informationsparadoxon würde ich mich aktuell vorwiegend auf die zugehörige WP-Seite plus Referenzen verlassen.

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Dann wäre es ein "Zeitraum" :eek: ;)

@Bernhard: Ja, von dem Hab ich gehört. Aber ich meinte hier mehr meine Idee vom Mindestradius durch max. Tangeltialgeschwindigkeit.

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Ich hab noch eine Frage bezüglich SL und seine Eigenzeit gegenüber dem Universum.

Wenn ein Massereiches Objekt (Stern zb.) zu einem SL kollabiert, dann wird doch bei diesem Kollapsvorgang die Zeit immer langsamer vergehen (für die Aussenwelt) und wenn die Materie den Schwarzschilddurchmesser sich nähter dann bleibt für die Ausswelt das SL wie bestehen in dieser Grösse, weil es ab da mit Lichtgeschwindigkeit kollabiert, und alles was Lichtgeschwindigkeit hat, hat keine Eigenzeit? Oder mit welcher Geschwindigkeit Kollabiert die Masse innerhalb des Schwarzenlochs?

Es wird sicher relativitisch schnell sein, so das die es für die Auswellt zur Zeitlupe wird, d.h. in Million oder Milliarden von Jahren hat das Schwarze Loch für das Universum (Aussenwelt) immernoch Radius 95% Schwarzschildradius? Und erst in lim x-> oo X Jahren ist es dann eine Singularität für die Aussenwelt?

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Hallo Ich,


stellen wir uns ein rotierendes SL mit der dazu gehörenden Akkretionsscheibe vor. Wenn jetzt entgegen der Drehrichtiung der Akkretionsscheibe ausreichend Materie einfällt, würde das aus meiner Sicht die Rotationsgeschwindigkeit der Akkretionsscheibe verlangsamen bzw. sogar stoppen (wenn auch nur für kurze Zeit).


Mich interessiert, ob es einen Zusammenhang zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Akkretionsscheibe und der Rotationsgeschwindigkeit des SL´s gibt.



Bisher dachte ich, dass beide identisch sind. Aber ist das auch so?


Grüsse, MP

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Hallo MP, (lange nichts mehr gelesen von dir ...)

die Rotationsgeschwindigkeit des SL ist (ohne Masseneinfang) erstmal fest.

Die Rotationsgeschwindigkeit von Testkörpern auf den zugehörigen geodätischen Bahnen hängt von dessen Startbedingungen ab.

Bei einem Eintritt des Testkörpers in die Ergosphäre kann sich die Rotationsrichtung wegen frame dragging zB auch mal umkehren. Yukterez hatte so einen Vorgang mal numerisch simuliert.

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Ja, stimmt. Hatte einfach sehr viele andere Baustellen...



Genau. Aber von welcher Rotationsrichtung sprechen wir hier? Von der der Akkretionsscheibe oder von der des SL´s? Gibt es da überhaupt einen Unterschied?

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Eine dünne Akkretionsscheibe besteht AFAIK in guter Näherung aus einzelnen Testkörpern außerhalb des Ereignishorizontes. Diese Testkörper gehören damit nicht zur Geometrie des SL, sondern folgen dieser.

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Das macht auch irgendwie Sinn. Aber wie wirkt sich eine Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit der Akkretionsscheibe durch entsprechenden Masseneinfall auf die Rotationsgeschwindigkeit des SL´s bzw. auf die Rotationsgeschwindigkeit am EH aus.


Ist es denkbar, dass sich die Rotationsrichtung der Akkretionsscheibe durch entsprechenden Masseneinfall umkehrt, die Rotationsrichtung des SL´s am EH davon aber erstmal unbeeindruckt bleibt bzw. erst verzögert darauf reagiert? Ich vermute ja.

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Der Drehimpuls eines Testkörpers in Richtung der Symmetrieachse des SL ist eine Erhaltungsgröße. Bei einem "Verschlucken" des Testkörpers würde ich davon ausgehen, dass der Drehimpuls des Testkörpers zum Drehimpuls des SL addiert wird.

Anspruchsvolle Fragen von dir, siehe auch: https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process

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Das ist nicht so. Die Akkretionsscheibe besteht aber auch nicht aus unabhängigen Testteilchen, sondern aus Teilchen, die auf jeweils beinahe stabilen Orbits laufen und sich gegenseitig massiv beeinflussen. Von daher ist der innere Rand gleich dem kleinsten stabilen Orbit, und dessen Geschwindigkeit ist nicht gleich der Rotationsgeaschwindigkeit.
Das kann auch erst mal entgegengesetzt zur Drehrichtung des SL sein oder in irgendeine andere Richtung. Ich würde annehmen, dass sich früher oder später durch irgendwelche Reibungseffekte der Drehsinn des SL sich der inneren Akkretionsscheibe aufprägen würde, nicht nur andersherum. Es findet innerhalb der Scheibe ja viel Drehimpulstransport stett. Aber da kenne ich mich nicht aus.

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Klingt einleuchtend. Danke erstmal und danke auch an Bernhard :)

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Das, was ein stationärer Beobachter in respektvoller Entfernung sieht (also praktisch in unendlicher Enfernung mit flacher Raumzeit), hat nichts mit den Gegebenheiten vor Ort bzw. mit einem mitbewegten freifallenden Bezugssystem zu tun.


Die Masse kollabiert auch nicht mit LG. Das würde der RT widersprechen.


Das Licht, das den weit entfernten stationären Beobachter erreicht, wird beim Kollaps einfach immer rotverschobener und irgendwann friert der Kollaps aus entfernter Beobachtersicht sozusagen ein.


Vor Ort läuft dagegen alles ganz normal ab