Gedanken zur Dunklen Materie | Seite 17 | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie

Gedanken zur Dunklen Materie

holger_merlitz

Mitglied
Noch mal: Ein SL hat nichts mit Materie zu tun - es ist eine Krümmung der Raumzeit. Wenn ich Supermann wäre und den Raum krümmen könnte, dann könnte ich mit einigem Kraftaufwand ein SL schaffen. Das würde dann da stehen, ohne dass je ein einziges Atom Materie hineingefallen wäre. Solche primordialen schwarzen Löcher sind möglicherweise in der frühesten Anfangsphase des Urknalls entstanden, als der Raum wild durcheinandergewirbelt wurde. Ein SL benötigt definitiv keine Materie, um zu existieren. Es benötigt zur Entstehung einen gehörigen Energieaufwand, aber in der Relativitätstheorie sind Energie und Masse äquivalent, daher kann ein SL auch über den Weg der Masse einer kollabierenden Materie geformt werden - muss es aber nicht.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Das wird schon so stimmen aber wir thematisieren hier ja konkret jene SL welche im Universum nachweisbar tatsächlich existieren (und diese haben in der Entstehungsgeschichte alle mit Materie zu tun).

Bei primordialen SL weiß man's mW nicht so genau (ob es diese gegeben hat bzw. noch immer gibt) und alle anderen SL gibt's wohl nur in der Theorie bzw. vielleicht auch ganz winzig & kurzfristig in modernen Teilchenbeschleunigern oder ähnlichen Forschungseinrichtungen.
 

holger_merlitz

Mitglied
Gut, aber jetzt lass uns doch mal einen Schritt weiter denken: Ein SL könnte im Prinzip ganz ohne Materie existieren. Wie wäre es dann, die Sache zu vereinfachen, indem wir sagen: Ein SL hat keine Materie? Beim Fall in die 'Singularität' wird die Energie, die in der Materie steckt, vollständig in Raumkrümmung umgewandelt. Das war's schon - jetzt sind wieder alle SL gleich, egal, über welchen Weg sie entstanden sind. Der Punkt ist nämlich: Von außen betrachtet wäre es ohnehin nicht möglich, zu entscheiden, ob, und falls ja, welche Materie in ein SL gefallen ist. Von daher macht es keinen Sinn, von irgendwelchen 'inneren Zuständen' zu reden, die prinzipiell nicht messbar sind. Mein Vorschlag daher: Vergiss die Materie, die eingefallen ist, vergiss Spekulationen über eine mögliche Singularität (gibt es eine? gibt es stattdessen doch noch eine neue Form von Materie?). Stattdessen: Die Materie ist weg, deren frühere Masse steckt von nun an in der Krümmung, Drehimpuls und Ladung ebenfalls in den Eigenschaften der Metrik, nicht mehr der Materie. Das würde meines Erachtens die Sichtweise auf ein SL wesentlich vereinfachen.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Im Prinzip bin ich ein echt großer Fan davon, dass man eine komplexe Materie (wie hier die Thematik SL) nach Möglichkeit am Anfang vereinfacht und zuerst einmal in groben Zügen (die) Zusammenhänge zu verstehen versucht.

So richtig Ins Detail gehen kann man später immer noch, aber ohne grundlegendes Verständnis bringt verstreutes Detail-Wissen auch nicht so wahnsinnig viel.

Ich verstehe auf was Du hinauswillst aber trotzdem müssen auch solche Ansätze den Test kritischer Hinterfragungen bestehen um von echten längerfristigen Wert zu sein.

Mit Raumkrümmung meinst Du da wirklich nur Raum (exklusive Zeit) oder meinst Du doch Raumzeitkrümmung ?

In welcher Form liegt hier die Graviation vor, welche z.B. Sterne in gewissen Abständen um ein SL kreisen lassen ?

Ist obiges dann unabhängig von Materie oder Energie zu verstehen, einfach in der Struktur der Raumzeit (durch die Wirkung des SL) welche auch außerhalb des SL für die entsprechenden Umlaufbahnen verantwortlich ist ?
 

holger_merlitz

Mitglied
Ich meine i.a. Raumzeitkrümmung (für ein Photon wäre es wirklich Raumkrümmung, für ein Teilchen mit Masse ist es Raumzeitkrümmung, weil es sich langsamer als c bewegt. Man kann beides ineinander transformieren, daher ist es eigentlich egal, ob man von Raumkrümmung oder Raumzeitkrümmung spricht).

In der ART ist Gravitation immer in der Raumkrümmung kodiert, das gilt für jeden räumlichen Bereich mit einer nicht verschwindenden Energiedichte. Diese Krümmung sorgt für die Umlaufbahnen aller Himmelskörper, aber auch für Gravitationswellen, wenn sie zeitlich variabel ist. In den Einsteingleichungen taucht Masse oder Massendichte gar nicht explizit auf, stattdessen der Energie-Impulstensor, der dann auf die Krümmung einwirkt. Die in diesem Bereich eingeschlossene Massenverteilung trägt zum Energie-Impulstensor bei, genauso aber auch andere Parameter wie etwa der Strahlungsdruck in einem Photonengas.

Also: Ich habe eine vorgegebene Verteilung von Massen und anderen Energiequellen in einem abgeschlossenen Bereich (sagen wir: eine sphärische Sonne), und daraus kann ich eine Verteilung der Krümmungen in der Umgebung des Bereiches berechnen. Im Prinzip bis hin zum Rande des Universums, wobei man aber beachten muss, dass sich diese Krümmung auch nur mit c ausbreiten kann. Alle anderen Körper (oder Licht) werden dann in ihren Bahnen von dieser Krümmung beeinflusst. Das ist Gravitation in der ART.

Viele Grüße,
Holger
 

hhh

Mitglied
Eine "echte" Singularität wäre aber nur möglich, wenn die Raumzeit nicht gequantelt ist. Da uns aber noch kein brauchbares Modell der Quantengravitation zur Verfügung steht, kommen wir da aber auch nicht weiter - außer Spekulation.
Zumindest alle bisherigen Beobachtungen passen perfekt zu den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie und die kommt tatsächlich ohne Materie aus..
 

kirk11

Mitglied
Die wohl bekannteste & am meisten verbreitete Entstehung eines SL ist stellarer Natur (die Details dazu anzuführen erspare ich mir, die dürften wohlbekannt sein).
Durch den blitzartigen Gravitationskollaps entsteht jedenfalls ein entsprechender Druck und eine entsprechender Dichte der Materie welche in diesem Szenario die Basis für die Entstehung eines SL ist. Da wirken ungeheure Kräfte dass es soweit kommt...

Wenn es jetzt ganz lockig-flockig ein anderes Szenario zur Entstehung von SL geben soll (ohne dass Materie im Spiel ist) dann würde mich interessieren wie dieses ausschauen soll.
Weil bis zur Entstehung des SL sollte ja alles mit dem bekannten Wissen bzw. den bekannten Theorien nachvollziehbar sein.

Und ich meine da jetzt nicht ein SL welches so winzig ist dass es sich in kürzester Zeit über die Hawking-Strahlung wieder auflöst.

Es müßte jedenfalls wohl auch ein Mechanismus sein, welcher so extreme Bedingungen herstellt dass kein Weg an der Entstehung eines SL vorbeiführt.

Mir fällt dazu jedenfalls nichts ein, was diesbezüglich in der Realität tatsächlich stattfinden kann oder stattgefunden hat.

Es gibt prinzipiell so einiges was zwar nach der Theorie nicht ausgeschlossen werden kann, aber in der Praxis nie existiert hat
(als ein Beispiel sei nicht-rotierende stellare (oder größere) SL genannt).
 

kirk11

Mitglied
Primordiale SL sind aber nach wie vor ziemlich hypothetisch und Benötigung - so wie seine grösseren 'Brüder' - zur Entstehung auch Materie.
 

holger_merlitz

Mitglied
Primordiale SL sind aber nach wie vor ziemlich hypothetisch und Benötigung - so wie seine grösseren 'Brüder' - zur Entstehung auch Materie.


Nicht wirklich - diese primordialen SL wären winzige Bruchteile einer Sekunde nach dem Urknall entstanden. Damals war die Materiedichte vollkommen vernachlässigbar im Vergleich zur Strahlungsdichte des Universums. Diese SL wären also aus Fluktuationen der Photonendichte entstanden, nicht aus Materie. Prinzipiell benötigt es nicht einmal Photonen zur Bildung eines SL: Selbst extrem starke Gravitationswellen könnten zu einer lokalen Einkapselung der Raumzeit führen (Gravitationswellen tragen ja zur Energiedichte bei). Das hätte eventuell direkt beim Urknall der Fall sein können ...

Natürlich: Spekulativ und experimentell nicht nachgewiesen ...

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Nicht wirklich - diese primordialen SL wären winzige Bruchteile einer Sekunde nach dem Urknall entstanden. Damals war die Materiedichte vollkommen vernachlässigbar im Vergleich zur Strahlungsdichte des Universums. Diese SL wären also aus Fluktuationen der Photonendichte entstanden, nicht aus Materie. Prinzipiell benötigt es nicht einmal Photonen zur Bildung eines SL: Selbst extrem starke Gravitationswellen könnten zu einer lokalen Einkapselung der Raumzeit führen (Gravitationswellen tragen ja zur Energiedichte bei). Das hätte eventuell direkt beim Urknall der Fall sein können ...

Natürlich: Spekulativ und experimentell nicht nachgewiesen ...

Viele Grüße,
Holger
Ich hatte mich auf oben verlinkten Artikel bezogen:

...Vielmehr nehmen die Kosmologen an, dass hoch komprimierte Gebiete im heißen, dichten 'Urbrei' des frühen Universums in sich zusammenfielen. Das sollte sich kurz nach dem Urknall (engl. big bang) ereignet haben. Denn auch primordiale Schwarze Löcher benötigen überdichte Massenansammlungen, um sich bilden zu können...

Ausgerechnet Photonen sollen zu der Entstehung eines SL führen können ?
Na ich weiß nicht.

Wie z.B. stellare SL enstehen ist ja zumindest in groben Zügen bekannt.

Aber wie sollen SL (ohne Mitwirkung von Masse) konkret entstehen ?

Bisher ist mir da nicht einmal der Ansatz einer Theorie untergekommen - Du scheinst da tendenziell ein Vordenker zu sein.

Könntest Du als Diskussionsgrundlage irgendwelche Hinweise geben wie das funktionieren soll ?
 

holger_merlitz

Mitglied
Kirk, jede Energiedichte ist auch eine Massendichte, daher krümmt auch ein Photonengas den Raum, wie ich doch bereits erklärt habe. Der oben zitierte Artikel ist ungenau, denn kurz nach dem Urknall gab es praktisch nur Strahlung, die zur Massendichte beitrug. Die 'Massenansammlung' kann sich eigentlich nur auf eine Fluktuation in der Photonendichte beziehen.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Ich denke bei meinem Zitat 'Urbrei' ist ein späterer Zeitpunkt gemeint als bei Deinen Überlegungen.

Wie dem auch sei, in der ganz frühen Phase des Universums mit seinen extremen Verhältnissen kann da natürlich einiges passiert sein; aber (astronomisch) langlebige SL waren da mE eher nicht dabei.

Spannend wäre vor allem ob zu einem Zeitpunkt wo schon einigermaßen 'normale' Verhältnisse geherrscht haben sowie im Zeitraum bis in die Gegenwart auch SL ohne der Mitwirkung von Materie entstehen konnten.
Und wenn ja, wie im Genaueren.

Nach meiner Recherche könnte man sich da echt profilieren wenn man diesbezüglich Theorien bieten könnte, welche Hand und Fuß haben und auch irgendwie mathematisch nachvollziehbar wären.
U.a. deswegen weil es kaum jemand geben dürfte welcher in diese Richtung forscht oder auch nur ernsthafter daran denkt, zumindest nach meinem Kenntnisstand.

SL üben eine hohe Faszination aus und sind astrophysikalisch natürlich auch von großer Bedeutung.
Jede (belastbare) neue Erkenntnis in diesem Bereich würde deswegen unter Garantie hohes Aufsehen erregen.
 

kirk11

Mitglied
Wir haben hier schon begonnen den Weg den die Materie beim Gravitationskollaps bis zum Extremfall SL nimmt etwas nachzuzeichnen.

Die 'normale' atomare Materie wird im Neutronenstern durch vorwiegend Neutronen abgelöst.

Der nächste Schritt sind freie Quarks, bzw. ein Quark Gluon Plasma.

Dies befindet sich mit recht hoher Wahrscheinlichkeit z.B. im Kernbereich der größten Neutronensterne.
Mit geringer Wahrscheinlichkeit (noch nicht nachgewiesen, aber möglich) gibt es auch die sog. Quarksterne, inklusive Variationen.

Wie es dann konkret weitergehen könnte entzieht sich meiner derzeitigen Kenntnis.

Möglich wäre, dass sich sehr kompakte superschwere Teilchen bilden.

Auch nicht ganz aus dem Blickwinkel verlieren sollte man mE bei dieser Thematik 'Strings'.
Das ist ja von vornherein schon (auch ohne Extrembedingungen) ein mehrdimensionaler Ansatz, wo dann Materie in kleinen Volumina möglicherweise noch kompakter auftreten könnte.

Ob dann am Ende des Prozesses und der Entstehung des SL noch Materie überlebt oder nicht (und wenn ja welche), das ist dann eine der großen Fragen rund um die SL, auf die es wohl noch keine eindeutige Antwort gibt.
 

kirk11

Mitglied
Unter einigermaßen 'normalen' Bedingungen ist es halt so, dass Materie/Masse für Gravitation/Raumkrümmung verantwortlich ist, nach dem Ursache->Wirkung-Prinzip.

Um ein plakatives Beispiel zu bringen: wenn man z.B. die Sonne wegzaubern könnte, dann wäre der Bereich wo sich die Sonne befindet schlagartig (fast) frei von Gravitation.

Mir ist jedenfalls kein Beispiel geläufig wo - direkt oder indirekt - etwas anderes als Materie für substantielle Gravitation verantwortlich ist (abgesehen jetzt vom ganz frühem Stadium des Universums) - nicht einmal der Faktor Energie welcher ja als Gravitations-Ursache durchaus auch in Frage kommt.
Im Falle z.B. von Dunkler Energie wirkt diese ja keineswegs gravitativ sondern expansiv.
Aber möglicherweise ist das ein Verständnisfehler bzw. eine Wissenslücke meinerseits.

Wenn man das jetzt in Zusammenhang mit einem SL betrachtet:
auch wenn dort so einiges Kopf zu stehen scheint, sehe ich trotzdem eine Notwendigkeit dass es dort eine (permanente) Ursache für die dortige Gravitation/Raumkrümmung gibt.
Ein SL ist ja ein über Milliarden Jahre stabiles oder sogar wachsendes Objekt, in Punkto Gravitation.

Ohne den dauerhaften Ursache-Faktor (egal ob durch Materie oder Energie) müsste die Gravitation / Raumkrümmung eines SL doch in kürzester Zeit wieder zusammenbrechen. Die Krümmung des Raums passiert ja nicht aus Jux und Tollerei sondern nach exakter Mathematik als Resultat einer auf sie einwirkenden Kraft.
Da stellt sich dann für mich die Frage, welche Kraft ist das bzw. wie kann ein SL seine Gravitation aufrecht erhalten (bzw. im Falle von 'Materie-Nachschub' sogar vergrößern), wenn man davon ausgeht dass ein SL frei von Masse ist.
 

kirk11

Mitglied
Wenn man davon ausgeht dass sich im 'Zentrum' eines SL eine Art Materie befindet, welche den Gravitationskollaps stoppen könnte ohne dass es zu einer Singularität gekommen ist, dann wäre (auch) das eine Möglichkeit einen Ansatz für das Verstehen der Struktur eines SL zu erhalten.

Der Gravitationskollaps (nachdem ein Stern endgültig 'ausgebrannt' ist) kann ja auf verschiedene Arten enden (nach aufsteigender Ausgangsmasse):

als weißer Zwerg
als Neutronenstern
(als Quarkstern)
als SL

Das Prinzip ist einfach: je mehr Ausgangsmasse, desto höher die Anforderungen an die Materie den Prozeß des Gravitationskollaps zum Stoppen zu bringen.

Bei SL geht man wohl mehrheitlich davon aus, dass der Prozeß gar nicht mehr (durch eine Umwandlung der Ausgangsmaterie) zum Stoppen gebracht werden kann.

Die Ausgangsmasse für die Entstehung der größten Neutronensterne (+ den noch hypothetischen Quarksterne) grenzt direkt an die Masse der kleinsten SL (im Bereich der Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze).

Dieser Grenzbereich liegt (mW ist das nicht ganz einheitlich definiert bzw. kann es auch je nach den Umständen differieren) bei ~ 2 - 3 Sonnenmassen.

Jedenfalls liegt der Gravitationsdruck welcher bei der Entstehung der größten Neutronensterne sowie der kleinsten stellaren SL vorherrscht (zumindest anfänglich) nicht so weit auseinander.

Was man Sicherheit weiß, ist dass Neutronen (oder Quarks) beim Überschreiten der Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze dem Druck des Gravitationskollaps nicht mehr standhalten kann.

Aber ist es so abwegig anzunehmen dass es eine Art von Materie bzw. von Teilchen geben könnte welche durch diesen Druck entstehen und einen weiteren Kollaps verhindern können ?

Ist das nach dem aktuellen Wissensstand bzw. den dafür relevanten Theorien auszuschließen ?

Mir persönlich würde das jedenfalls als eine durchaus plausible Option erscheinen.

Wenn man im Herzen des SL nicht eine Singularität (im Sinne eines quasi 0-Volumens + unendlicher Dichte) postuliert, sondern etwas was diesem zwar recht nahe kommt, aber durchaus mit messbarem Volumen und endlicher Dichte.

Wenn man für diese Masse-Zentren z.B. für die kleinsten stellaren SL einen Radius von mindestens 1 mm postuliert, je nach höherer Masse des SL dann natürlich auch einen ansteigenden Radius.
Für superschwere Teilchen (welche wir vermutlich noch nicht kennen würden) in maximaler Dichte zusammengepresst kann ein Radius von 1 mm wohl schon viel Platz sein (speziell wenn man bedenkt wie klein das Universum in seinen allerersten Sekundenbruchteilen gewesen sein soll).

Die dadurch erzeugte Gravitation bzw. Raumkrümmung müßte ausreichen, dass es zu einer Bildung eines Ereignishorizont kommt und zum bekannten Effekt dass nichts ein SL verlassen kann - damit diese Hypothese (zumindest in der Theorie) funktionieren kann.
 

hhh

Mitglied
….

Aber ist es so abwegig anzunehmen dass es eine Art von Materie bzw. von Teilchen geben könnte welche durch diesen Druck entstehen und einen weiteren Kollaps verhindern können ?

Ist das nach dem aktuellen Wissensstand bzw. den dafür relevanten Theorien auszuschließen ?

...
Die bisherigen Beobachtungen passen perfekt zur den vorhergesagten Eigenschaften schwarzer Löcher. Den Kollaps aufhalten kann nur ein Phasenübergang der Raumzeit. Das ist noch spekulativer und aktuell gibt es keine Möglichkeit das experimentell nachzuweisen.
Alternative Modelle sind zb. Gravasterne (https://de.wikipedia.org/wiki/Gravastern), dort soll die Masse in der Schale konzentriert sein, stabilisiert von dunkler Energie im Inneren. Es gibt noch viele andere Modelle (Holosterne usw.). Meines Wissens gibt's da bisher nur Lösungen für nicht-rotierende Objekte und außerdem sind diese Lösungen nicht stabil (würde also selber in ein "echtes" schwarzes Loch zusammenstürzen).
Theoretische Lösungen gibt es viele, hochspekulativ und derzeit nicht experimentell verifizierbar. Immerhin haben wir jetzt Gravitionswellendetektoren, können schwarze Löcher abbilden und Bewegungen von Sternen um schwarze Löcher immer genauer messen. Damit kann man vielleicht einige Modelle widerlegen oder unterstützen.

Edit: noch ein Link zu (theoretischen) Substruktur von Elementarteilchen: https://en.wikipedia.org/wiki/Preon (übersteigt leider meine Kenntnisse der Physik um das im Detail zu verstehen).
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Wenn man davon ausgeht dass sich im 'Zentrum' eines SL eine Art Materie befindet, welche den Gravitationskollaps stoppen könnte ohne dass es zu einer Singularität gekommen ist, dann wäre (auch) das eine Möglichkeit einen Ansatz für das Verstehen der Struktur eines SL zu erhalten.
Dieser Autor meint immerhin, dass er weiß, woraus die Materie in einem Schwarzen Loch besteht:

Graeme Heald: Are Black Holes Actually Quark Stars?

In a quark-gluon plasma created by a stellar mass greater than 3 M☉ free quarks would move into extremely close proximity by a combination of two powerful forces, that of, the gravitational force and electrostatic attraction between oppositely charged up and down quarks. When quark matter is compressed together at high energy the strong force between quarks drops to zero, allowing asymptotic freedom. The electric force is attractive between up and down quarks and is very strong at close range (6.9 x10^7 N). Two down quarks (-1/3e) will be attracted to one up quark (+2/3e), cancelling electrically, and creating an overall electrically neutral body. The gluons will have no effect as the strong force is zero at close range. It is posited that the quark star can be fully degenerate in the core and be „maximally packed‟ that is, spherical quarks will be packed together like balls in a box and impinge physically. The quark star that exists inside the event horizon would be the densest fermion matter in the universe at 1.110 x 10^25 kg/m³ . Only 538 millilitres of a non-strange quark star would be equivalent to the mass of the earth, 5.97 x 10^24 kg! The density of the quark star is comparable to the density of a quark.

Der Ausgangspunkt ist ja durchaus vernünftig, nämlich anzunehmen, dass die Materie des Neutronensterns bei weiterer Kompression sich zu einem Quark-Gluon-Plasma verdichtet, welches dann einen Quarkstern bildet, der bei ausreichender Masse dann hinter dem Ereignishorizont verschwindet, also ein Schwarzes Loch bildet.

Aber dann wird es doch sehr spekulativ und recht einfältig: bei sehr kurzen Abständen unterliegen die Quarks aufgrund von 'asymptotic freedom' keiner starken Wechselwirkung mehr und als Fermionen widerstehen sie aufgrund des Pauliprinzips einer weiteren Kompression. Ergo stoppt dann der gravitative Kollaps und es bildet sich ein stabiler Quarkstern im Innern des Ereignishorizontes. Also kurz und knapp: Schwarze Löcher bestehen aus Quarksternen.

Das Ganze hat allerdings das Geschmäckle von selbst gebrauter Alternativer Physik.

Der Autor aus der Nähe von Melbourne in Australien bezeichnet sich als unabhängigen Forschungsingenieur auf dem Gebiet von KI, mehrwertiger Logik und Physik, ist also wohl eher ein engagierter Amateurforscher.

An der Grundidee könnte durchaus was dran sein, aber so einfach ist es sicher nicht.
 

hhh

Mitglied
Naja, bei einfach immer nur dichterer Materie würde sich die Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit immer mehr annähern, diese aber nie erreichen. Da muss schon noch irgendwas anderes beim "Übergang" passieren.
 

holger_merlitz

Mitglied
Dieser Autor meint immerhin, dass er weiß, woraus die Materie in einem Schwarzen Loch besteht:

Graeme Heald: Are Black Holes Actually Quark Stars?

In a quark-gluon plasma created by a stellar mass greater than 3 M☉ free quarks would move into extremely close proximity by a combination of two powerful forces, that of, the gravitational force and electrostatic attraction between oppositely charged up and down quarks. When quark matter is compressed together at high energy the strong force between quarks drops to zero, allowing asymptotic freedom. The electric force is attractive between up and down quarks and is very strong at close range (6.9 x10^7 N). Two down quarks (-1/3e) will be attracted to one up quark (+2/3e), cancelling electrically, and creating an overall electrically neutral body. The gluons will have no effect as the strong force is zero at close range. It is posited that the quark star can be fully degenerate in the core and be „maximally packed‟ that is, spherical quarks will be packed together like balls in a box and impinge physically. The quark star that exists inside the event horizon would be the densest fermion matter in the universe at 1.110 x 10^25 kg/m³ . Only 538 millilitres of a non-strange quark star would be equivalent to the mass of the earth, 5.97 x 10^24 kg! The density of the quark star is comparable to the density of a quark.

Der Ausgangspunkt ist ja durchaus vernünftig, nämlich anzunehmen, dass die Materie des Neutronensterns bei weiterer Kompression sich zu einem Quark-Gluon-Plasma verdichtet, welches dann einen Quarkstern bildet, der bei ausreichender Masse dann hinter dem Ereignishorizont verschwindet, also ein Schwarzes Loch bildet.

Aber dann wird es doch sehr spekulativ und recht einfältig: bei sehr kurzen Abständen unterliegen die Quarks aufgrund von 'asymptotic freedom' keiner starken Wechselwirkung mehr und als Fermionen widerstehen sie aufgrund des Pauliprinzips einer weiteren Kompression. Ergo stoppt dann der gravitative Kollaps und es bildet sich ein stabiler Quarkstern im Innern des Ereignishorizontes. Also kurz und knapp: Schwarze Löcher bestehen aus Quarksternen.

Das Ganze hat allerdings das Geschmäckle von selbst gebrauter Alternativer Physik.

Der Autor aus der Nähe von Melbourne in Australien bezeichnet sich als unabhängigen Forschungsingenieur auf dem Gebiet von KI, mehrwertiger Logik und Physik, ist also wohl eher ein engagierter Amateurforscher.

An der Grundidee könnte durchaus was dran sein, aber so einfach ist es sicher nicht.


Hallo Peter,

was Heald da fabriziert ist völliger Quatsch. Im Innern des Ereignishorizontes existiert kein stationäres Bezugssystem mehr, es könnte sich dort nichts halten: Alles rast Richtung Singularität, unabhängig von den Wechselwirkungen. Harald hat korrekterweise gesagt: Nur ein Phasenübergang der Raumzeit könnte im Prinzip eine Singularität verhindern. Wenn also die Raumzeit nahe der Singularität selber einen Prozess durchmacht, der irgendwie dafür sorgt, dass diese Singularität nicht mehr unweigerlich im Vorwärtslichtkegel (=Zukunft) des Beobachters liegt.

Viele Grüße,
Holger
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Nur ein Phasenübergang der Raumzeit könnte im Prinzip eine Singularität verhindern. Wenn also die Raumzeit nahe der Singularität selber einen Prozess durchmacht, der irgendwie dafür sorgt, dass diese Singularität nicht mehr unweigerlich im Vorwärtslichtkegel (=Zukunft) des Beobachters liegt.
Wie soll man sich das vorstellen? Gibt es dazu irgend welche theoretischen Ansätze oder Spekulationen?

Etwa wie von diesem Nikodem Poplawski, der Schwarze Löcher als Brücke oder Tür in ein anderes Universum betrachtet, wo sie dann wie beim Big Bang als Weißes Loch erscheinen:

Radial Motion Into An Einstein-Rosen Bridge

Every Black Hole Contains Another Universe?

Does Our Universe Live Inside a Wormhole?
 

kirk11

Mitglied
Also bisher hat man keine Substruktur der Quarks messen koennen.
Eine berechtigte Anmerkung welche auch gleich eine in diesem Zusammenhang für mich im Raum stehende Frage beantwortet hat.

Allerdings sind die Bedingungen in einem SL wohl grundlegend andere als in jeder sonstigen Umgebung und lassen sich vermutlich auch (noch) nicht in den leistungsfähigsten Forschungszentren simulieren.

Dadurch könnten sich auch in dieser Hinsicht noch überraschende Entdeckungen machen lassen, in Konnex mit den SL, oder auch in Zukunft in noch leistungsfähigeren Forschungseinrichtungen.
 

kirk11

Mitglied
Naja, bei einfach immer nur dichterer Materie würde sich die Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit immer mehr annähern, diese aber nie erreichen. Da muss schon noch irgendwas anderes beim "Übergang" passieren.
Was die Flucht verhindert ist mE die Raumzeitstruktur bzw. die Raumkrümmung.

Ich denke nicht dass bei einem SL die Geschwindigkeit der entscheidende Fluchtfaktor ist.

Wenn man jetzt davon ausgeht dass Photonen und Neutrinos die höchste Eigengeschwindigkeit haben (c), was passiert mit diesen in einem SL ?

Zuerst bewegen sie sich in Richtung Singularität (oder in Richtung des extrem dichten Masse-Zentrums) aber in einer nicht allzu langer Zeitspanne werden sie dort wohl eintreffen (oder soll im Inneren eines SL jede Bewegung eingefroren sein) und dann ?

Bleiben sie als Photonen / Neutrinos bestehen oder werden sie irgendwie transformiert bzw. zerstört ?

Selbst wenn man davon ausgeht dass sie das bleiben was sie sind (und erst ab dann ist ja überhaupt theoretisch eine 'Flucht' möglich, nicht solange sie sich in Richtung Singularität bewegen), dann sind sie nicht zu langsam um fliehen zu können, sondern es gibt schlicht 'keinen Ausgang'.

So wie bei einer Hohlkugel mit einer massiven Kugelschale (wobei die Kugelschale räumlich in etwa dem Ereignishorzizont entspräche), gibt es da kein Entkommen.
Es wäre zwar eine Bewegung mit einer beliebigen Geschwindigkeit an der Innenfläche dieser Kugelschale möglich, aber die Raumkrümmung und auch die nach innen gerichtete Fliehkraft verhindert ein Entkommen aus der 'Kugel'.
 

kirk11

Mitglied
Ich bin keineswegs davon überzeugt dass das von mir in Beitrag #496 vorgestellte Modell die wesentliche Natur eines SL (im Groben) korrekt wiedergibt.

Theoretisch bestehen da zu viele andere Möglichkeiten um das ernsthaft mit dem derzeitigen Wissensstand zu glauben, aber diese eine konkrete Möglichkeit wollte ich etwas näher darlegen.

Weil es ist das für mich naheliegendste Modell, da es auf das aufbaut was sich quasi in der Vorstufen eines Gravitationskollaps mit SL-Bildung tatsächlich und nachtprüfbar ereignet.

Bevor man es also 'zu den Akten legt' sollte man schon eine wirklich unwiderlegbare Beweisführung haben, dass dies nicht möglich sein kann.

SL-Modelle welche komplett ohne Masse / Materie auskommen sollen, sind mir eher suspekt.
Das kommt mir ein bisschen so vor, als wenn man einem Auto während der Fahrt den Motor herausnimmt und glaubt dass man dann dieses Auto weiter fahren kann bis der Tank leer ist.

Gravitation / Raumkrümmung benötigt nach meiner Einschätzung eine Ursache (bzw. einen 'Motor') - ohne Ursache läßt sich Gravitation nicht über Milliarden Jahre konstant bzw. ansteigend halten. Eine einfach sich selbst generierende bzw. aufrecht erhaltende Gravitation / Raumkrümmung kann ich mir (zumindest bis ich einen anderen Kenntnisstand habe) nicht vorstellen.

Als Nebenaspekt sein noch kurz angeführt, dass es bei einem kompletten Wegfall der Materie in einem SL u.a. auch zur schon weiter oben (nicht von mir) erwähnten Bayronenzahl-Verletzung kommen würde.
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
Die gängisten Modelle zur theoretischen Beschreibung von SL beinhalten den Begriff 'Singularität', sagen wir einmal als Synomym für diesen Faktor eines SL welcher für die sehr hohe Gravitation / Raumkrümmung verantwortlich ist.

Nur sind die Werte welche damit verbunden werden - (pratkisch) ohne Ausdehnung, mit unendlicher Dichte - unrealistisch bis irreal.
Ein beliebiger Körper mit tatsächlich unendlicher Dichte würde wohl das halbe Universum durch seine ebenso unendliche Gravitation anziehen...

Hier ist mein Ansatz dass ich zwar das Prinzip Singularität beibehalten will, allerdings im weiteren Sinne realistische Werte dafür einsetzen möchte: z.B. 1 mm Radius (für die kleinsten stellaren SL) ist in astronomischer Größenordnung winzigst, auf Teilchenebene wiederum (bei extrem kompakten, superschweren Exemplare in maximaler Nähe zueinander) 'ein weites Land'.

Ein Grund warum ich mit diesem Szenario vertieft beschäftige, ist - wie schon ausgeführt - die Analyse was in den Vorgängerstufen (Weiße Zwerge, Neutronensterne,...) passiert. Materie wird so umstrukturiert dass sie dem jeweiligem (Gravitations-)Druck standhalten kann und dass daraus für Milliarden Jahre stabile Himmelskörper entstehen.

Es muß mE fast einen extrem dichten 'Kern' eines SL geben - wie sonst können die Gravitationswerte erklärt werden sowie auch die Bildung eines Ereignishorizonts und das nichts ein SL verlassen kann ?

Desweiteren ist Materie allgemein ein Garant für Stabilität, wenn es ein entsprechend effizientes Gleichgewicht herstellen konnte.
Es hat eine durch verschiedene Kräfte im Gleichgewicht gehaltene Struktur (egal in welchem Aggregatszustand); diese verhindert dass seine Bestandteile sich verselbstständigen können und die Materie auseinanderbrechen kann.

Stabilität ist eben auch etwas was ein SL aufweist; mW ist kein realistisches 'Ablaufdatum' eines SL (ab stellarer Größe) bekannt, womit es sogar deutlich langlebiger als Sterne ist.

Gravitation kann alternativ natürlich auch durch Energie entstehen (sogar durch die Energie der Gravitation selbst).

Allerdings fehlt mir hier (komplett ohne den Faktor Materie) der Mechanismus, wie eine so starke Gravitation dauerhaft erhalten bleiben kann.
Energie ist ohne feste Struktur, etwas flukturierendes, nach meiner Einschätzung nichts was einem Objekt wie dem SL eine Stabilität über Milliarden von Jahren verleihen kann.
Und was soll das konkret für eine Energie sein, welche dann exakt die Gravitation bewirken würde (aus größerer Entfernung zu einem SL gesehen) welche das SL zum Zeitpunkt der Entstehung durch die kollabierende Masse mitbekommen hat ?
 

holger_merlitz

Mitglied
Wie soll man sich das vorstellen? Gibt es dazu irgend welche theoretischen Ansätze oder Spekulationen?

Etwa wie von diesem Nikodem Poplawski, der Schwarze Löcher als Brücke oder Tür in ein anderes Universum betrachtet, wo sie dann wie beim Big Bang als Weißes Loch erscheinen:

Radial Motion Into An Einstein-Rosen Bridge

Every Black Hole Contains Another Universe?

Does Our Universe Live Inside a Wormhole?

Hallo Peter,

so etwas vermutlich eher nicht :)

Irgendeine Quanten-Raumzeit wird es sein müssen, aber so weit ist man ja noch nicht. Fest steht nur, dass mit der geltenden ART nichts innerhalb des Ereignishorizonts in einem stationären Zustand bestehen kann. Dies völlig unabhängig von Wechselwirkungen oder Materiesorten (ob aus dem Standardmodell oder beliebig exotisch). Hier zeigt sich die enorme Mächtigkeit der ART: Sie bietet einfach kein Bezugssystem, in dem irgendetwas überdauern könnte. Also kann da, so lange die ART gilt, nichts sein. Erst unmittelbar an der Singularität dürfte die ART ihren Gültigkeitsbereich verlassen, da wäre dann noch einiges möglich ...

Viele Grüße,
Holger
 

holger_merlitz

Mitglied
Die gängisten Modelle zur theoretischen Beschreibung von SL beinhalten den Begriff 'Singularität', sagen wir einmal als Synomym für diesen Faktor eines SL welcher für die sehr hohe Gravitation / Raumkrümmung verantwortlich ist.

Nur sind die Werte welche damit verbunden werden - (pratkisch) ohne Ausdehnung, mit unendlicher Dichte - unrealistisch bis irreal.
Ein beliebiger Körper mit tatsächlich unendlicher Dichte würde wohl das halbe Universum durch seine ebenso unendliche Gravitation anziehen...

Hier ist mein Ansatz dass ich zwar das Prinzip Singularität beibehalten will, allerdings im weiteren Sinne realistische Werte dafür einsetzen möchte: z.B. 1 mm Radius (für die kleinsten stellaren SL) ist in astronomischer Größenordnung winzigst, auf Teilchenebene wiederum (bei extrem kompakten, superschweren Exemplare in maximaler Nähe zueinander) 'ein weites Land'.

Ein Grund warum ich mit diesem Szenario vertieft beschäftige, ist - wie schon ausgeführt - die Analyse was in den Vorgängerstufen (Weiße Zwerge, Neutronensterne,...) passiert. Materie wird so umstrukturiert dass sie dem jeweiligem (Gravitations-)Druck standhalten kann und dass daraus für Milliarden Jahre stabile Himmelskörper entstehen.

Es muß mE fast einen extrem dichten 'Kern' eines SL geben - wie sonst können die Gravitationswerte erklärt werden sowie auch die Bildung eines Ereignishorizonts und das nichts ein SL verlassen kann ?

Desweiteren ist Materie allgemein ein Garant für Stabilität, wenn es ein entsprechend effizientes Gleichgewicht herstellen konnte.
Es hat eine durch verschiedene Kräfte im Gleichgewicht gehaltene Struktur (egal in welchem Aggregatszustand); diese verhindert dass seine Bestandteile sich verselbstständigen können und die Materie auseinanderbrechen kann.

Stabilität ist eben auch etwas was ein SL aufweist; mW ist kein realistisches 'Ablaufdatum' eines SL (ab stellarer Größe) bekannt, womit es sogar deutlich langlebiger als Sterne ist.

Gravitation kann alternativ natürlich auch durch Energie entstehen (sogar durch die Energie der Gravitation selbst).

Allerdings fehlt mir hier (komplett ohne den Faktor Materie) der Mechanismus, wie eine so starke Gravitation dauerhaft erhalten bleiben kann.
Energie ist ohne feste Struktur, etwas flukturierendes, nach meiner Einschätzung nichts was einem Objekt wie dem SL eine Stabilität über Milliarden von Jahren verleihen kann.
Und was soll das konkret für eine Energie sein, welche dann exakt die Gravitation bewirken würde (aus größerer Entfernung zu einem SL gesehen) welche das SL zum Zeitpunkt der Entstehung durch die kollabierende Masse mitbekommen hat ?


"Ein beliebiger Körper mit tatsächlich unendlicher Dichte würde wohl das halbe Universum durch seine ebenso unendliche Gravitation anziehen..."

Würde man die Sonne auf unendliche Dichte zusammendrücken, dann würde uns ... nichts passieren (außer, dass es dunkel würde). Das Gravitationsfeld (oder die Raumkrümmung) bliebe in unserer Distanz zur Sonne absolut unverändert.

Viele Grüße,
Holger
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Ein beliebiger Körper mit tatsächlich unendlicher Dichte würde wohl das halbe Universum durch seine ebenso unendliche Gravitation anziehen...
Wie Holger schon sagte, die Gravitationswirkung einer Masse M im Abstand R hängt nur von M/R² ab und nicht von der Dichte dieser Masse. So hat ja etwa das Elektron nach heutigem Verständnis keine messbare Ausdehnung, also theoretisch eine unendlich große Dichte, gleichwohl besitzt es nur eine sehr geringe Schwerkraft.
 
Oben