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Gryswold 18.09.19 16:53

Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Hallo.

Ich bin neu hier und habe mich angemeldet, weil ich folgenden Gedanken anlässlich der heute veröffentlichten Ergebnisse von KATRIN in Karslruhe einfach mal in Ruhe und mit ein wenig Sachverstand durchspielen möchte.

Pro Sekunde fliegen 60 bis 100 Mrd. Neutrinos pro Quadratzentimeter nahezu wechslewirkungsfrei durch die Erde (8*10^10).

Laut Messung und einiger Theorien haben Neutrinos dabei eine Masse von weniger als 1 eV, das sind rund 1,7*10^-33 Gramm.

PS: Ist damit die Ruhemasse gemeint?

Was passiert, wenn Neutrinos auf ein Schwarzes Loch treffen? Um wieviel wird ein Schwarzes Loch grösser dadurch?

Ich denke mal einfach drauf los. Bei 8*10^10 pro Sekunde und cm^2 sind das 1,4*10^-22 Gramm*cm^2/Sekunde. Bei einem Schwarzen Loch von stellarer Grösse (10 Sonnenmassen) mit einer Oberfläche (Ereignishorizont, Radius ist 10*3 km=30 km) von 1,1*10^14 cm^2 macht das in 1,5*10^8 Sekunden ein ganzes Gramm.

Das heisst, ein Stellares Schwarzes Loch von 10 Sonnenmassen sammelt in rund 4,7 Jahren ein Gramm Neutrinos auf.

Oh, das ist interessant, das ist gar nicht so viel, wie ich gedacht habe. Da kommt durch Staub und Gas mehr zusammen.

Gryswold
PS: Ich hoffe, ich habe einigermassen richtig gerechnet, bin ein wenig aus der Übung.

Hawkwind 18.09.19 22:34

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Gryswold (Beitrag 92234)
Hallo.

Ich bin neu hier und habe mich angemeldet, weil ich folgenden Gedanken anlässlich der heute veröffentlichten Ergebnisse von KATRIN in Karslruhe einfach mal in Ruhe und mit ein wenig Sachverstand durchspielen möchte.

Pro Sekunde fliegen 60 bis 100 Mrd. Neutrinos pro Quadratzentimeter nahezu wechslewirkungsfrei durch die Erde (8*10^10).

Laut Messung und einiger Theorien haben Neutrinos dabei eine Masse von weniger als 1 eV, das sind rund 1,7*10^-33 Gramm.

PS: Ist damit die Ruhemasse gemeint?

Ja, da geht es um die Ruhemasse. Wenn Neutrinos von einem schwarzen Loch geschluckt werden, dann übernimmt das Loch aber auch nicht nur die Ruhemasse der Neutrinos sondern deren komplette Energie. Deshalb unterschätzt deine Rechnung vermutlich das resultierende Wachstum. Aber du unterschätzt die Herausforderung so einer Abschätzung sowieso; seriöse wissenschaftliche Publikationen beschäftigen sich u.a. mit solchen quantitativen Abschätzungen.

In der Praxis ist alles eben noch ein wenig komplizierter: Neutrinos "sammeln" sich in Akkretionsscheiben um das Loch bevor sie hineinfallen. Geht man von rotierenden schwarzen Löchern aus, so liegen sehr hohe Dichten von Neutrinos in diesen Scheiben vor und deshalb kann es z.B. zu Paarerzeugungsprozessen kommen (Neutrino + Antineutrino erzeugen ein Elektron-Positron-Paar etc). Diese Prozesse können wiederum einen Fluss von Materie vom schwarzen Loch weg erzeugen, der das Wachstum des Loches wiederum verringert.

Timm 19.09.19 08:29

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Hawkwind (Beitrag 92235)
Neutrinos "sammeln" sich in Akkretionsscheiben um das Loch bevor sie hineinfallen.

Soweit ich weiß, setzt die Bildung einer Akkretionsscheibe die Abstrahlung von Energie voraus, was auf Friktion zwischen den Teilchen beruht.

Hawkwind 19.09.19 09:36

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 92236)
Soweit ich weiß, setzt die Bildung einer Akkretionsscheibe die Abstrahlung von Energie voraus, was auf Friktion zwischen den Teilchen beruht.

Ja, soweit ich weiss, ermöglichen diese Reibungsverluste auch erst, dass es einen Strom von Materie aus dem Orbit ins Zentrum gibt. Nach Kepler (ART ignoriert) wäre so ein Orbit ja stabil.

Timm 19.09.19 10:13

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Ja, wobei Friktion bei Neutrinos keine Rolle spielt.

Hawkwind 19.09.19 12:56

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 92239)
Ja, wobei Friktion bei Neutrinos keine Rolle spielt.

Weiter oben schriebst du aber

Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 92239)
Soweit ich weiß, setzt die Bildung einer Akkretionsscheibe die Abstrahlung von Energie voraus, was auf Friktion zwischen den Teilchen beruht.

Warum haben wir also eine Akkretionsscheibe bei Neutrinos, wenn sie auf Friktion zwischen den Teilchen beruht, diese aber bei Neutrinos keine Rolle spielt?

Du willst eigentlich sagen, es gibt keine Neutrino Akkretionsscheiben?

Ich vermute, Friktion unter Neutrinos wird durch Streuprozesse zwischen diesen verursacht. Es ist eine Frage der aktuell vorliegenden Luminositäten, ob diese eine Rolle spielen, obwohl Neutrinos nur schwach (und gravitativ) wechselwirken.

Oder liege ich da komplett falsch, was die Akkretionsscheiben von Neutrinos angeht?

----
Edit: es tut mir leid; ich dachte, ich hätte da mal was über Neutrino-Akkretionsscheiben gelesen, finde aber nichts dergleichen mehr.
Es ist wohl so, dass die Akkretionsscheiben um schwarze Löcher auch aufgrund von Neutrino-Emissionen abkühlen. Das ist eine mögliche Quelle kosmischer Neutrinos aus Black holes. Da muss ich irgendwas durcheinander gebracht haben.
Der Alzheimer schreitet wohl fort. :(

Sorry für die Konfusion und Danke an Timm für die Anmerkungen!

Timm 19.09.19 14:30

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Hawkwind (Beitrag 92241)
Du willst eigentlich sagen, es gibt keine Neutrino Akkretionsscheiben?

Ja, das wollte ich sagen. Ich denke, daß wegen der fehlenden Friktion schlicht der Bahndrehimpuls erhalten bleibt und daß Neutrinos entweder in das SL einfallen oder mehr oder weniger abgelenkt vorbei fallen.

Timm 19.09.19 14:57

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Gryswold (Beitrag 92234)
Was passiert, wenn Neutrinos auf ein Schwarzes Loch treffen? Um wieviel wird ein Schwarzes Loch grösser dadurch?

Die Masse eines einfallenden Objekts addiert sich zur Masse des Schwarzen Loches. Im Falle eines relativistischen Teilchens ist das anders, s. die Antwort von Hawkwind. Auch ein einfallendes Photon (keine Ruhemasse) erhöht die Masse eines Schwarzen Loches.

Ich habe deine Rechnung nicht nachvollzogen, aber vom Ansatz her sollte sie richtig sein.

Timm 20.09.19 08:30

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Vielleicht noch ganz interessant, wenn auch nicht unerwartet:

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1108/1108.3593.pdf

Nach Fig. 1 liegt der Neutrino Orbit bei einem ungeladenen statischen Sl bei
r = 3M, was dem Photonenorbit gleichkommt.

Ich 20.09.19 10:11

AW: Neutrinos und Schwarzes Loch
 
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 92246)
Nach Fig. 1 liegt der Neutrino Orbit bei einem ungeladenen statischen Sl bei
r = 3M, was dem Photonenorbit gleichkommt.

Besonders relevant ist der kritische Streuparameter, der für Licht (und schnelle Neutrinos) bei 3*sqrt(3)*M liegt, also beim 2,6 fachen des Schwarzschildradius. Jedes Neutrino, das in dieses Gebiet zielt, wird absorbiert, alles anderen nicht.


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