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THEMA: Ist unser Universum ein schwarzes Loch?

Ist unser Universum ein schwarzes Loch? 31 Dez 2018 19:32 #46492

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Hallo!

Ist nicht der Urknall eine Zumutung für die Vorstellungskraft? Nun wollte ich mal den Schwarzschildradius für das Universum ausrechnen: Laut Wikipedia hat es eine sichtbare Masse von etwa 10^53 kg, was als untere Grenze dienen soll. In die Formel eingesetzt ergibt sich r=2GM/c^2=...~16 Mrd. Lichtjahre - kann das sein, oder habe ich mich verrechnet? Passt ja zu schön zum angenommenen Alter des Universums.
Kann man sich innerhalb eines schwarzen Lochs also dermaßen frei bewegen, wo doch bereits am Horizont kein Fortkommen mehr möglich ist? Liegt das an der seltsamen Topologie des Weltalls, die keinen Mittelpunkt bzw. Schwerpunkt zulässt, sofern die Materie gleichmäßig verteilt ist? Könnte es demnach schwarze Löcher im Universum geben, in denen es so relaxed zugeht wie bei uns, oder hat das mit der dunklen Energie zu tun, die nur aufs Ganze gerechnet diesen Effekt hat?

Wie lassen sich weiße Löcher verstehen? Warum ist es theoretisch möglich, dass Massen einen Horizont nach außen verlassen?

Gruß an die UWudL-Fangemeinde
Michael

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Ist unser Universum ein schwarzes Loch? 01 Jan 2019 00:51 #46497

mai schrieb: Ist nicht der Urknall eine Zumutung für die Vorstellungskraft? Nun wollte ich mal den Schwarzschildradius für das Universum ausrechnen: Laut Wikipedia hat es eine sichtbare Masse von etwa 10^53 kg, was als untere Grenze dienen soll. In die Formel eingesetzt ergibt sich r=2GM/c^2=...~16 Mrd. Lichtjahre - kann das sein, oder habe ich mich verrechnet? Passt ja zu schön zum angenommenen Alter des Universums.


Da bist du nicht der Erste der das ausgerechnet hat. ;)
Möglich das die Zahl 10^53 kg sichtbare Masse nicht ganz zufällig ist; die kann ja auch nur eine Modellschätzung sein denn niemand kann hingehen und alle Atome und Teilchen auf eine Waage legen.
Aber das ist nicht der Punkt.
Es gibt einen gravierenden Unterschied zwischen Universum und Schwarzem Loch:
Beim Schwarzen Loch gibt es eine zentrale Masse umgeben von sehr viel Nichts. Es gibt einen Gradienten, ein Gefälle im Gravitationspotential.
Beim Universum jedoch geht man grob von einer Gleichverteilung der Massen aus (kosmologisches Prinzip). Das heist die Massen ziehen von allen Seiten gleichmäßig aneinander; es gibt kein Gefälle im Gravitationspotential wo die Raumkrümmung so stark wird das sich ein Teil quasi abkapselt.

Auch dürften die 10^53 kg sichtbare Masse nur auf den beobachtbaren Teil des Universums bezogen sein.

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Ist unser Universum ein schwarzes Loch? 01 Jan 2019 05:45 #46498

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Ja, Merilix, dieses Forum scheint so umfangreich zu sein, dass man seine Fragen mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits behandelt finden kann, bevor man sie stellt. Bin aber auch erst seit gestern dabei. (Übrigens gutes neues Jahr!)

Also danke für Deine Rückmeldung. Warum meinst Du, die Masse wäre evtl. nicht zufällig ungefähr so groß wie die eines schwarzen Lochs von der Größe unseres Universums? Sie könnte doch auch bspw. 1000 mal größer oder kleiner sein, nicht? Oder kann sich nur in einem Universum jener Masse das entwickeln, was wir sehen: Galaxien, Sonnensysteme etc.
Was das Wiegen angeht, bin ich eigentlich schon vertrauensvoll, dass die Schätzung nicht zu weit daneben liegt. Immerhin kann man ganz gut Sterne zählen und anhand der Bewegungen Massen abschätzen.
Was genau meinst Du mit Modellschätzung? Gibt es Modelle, in denen das Alter mit der Masse zusammenhängt?

Das mit der Gleichverteilung allein kann den Unterschied, denke ich, nicht ausmachen. Wenn ein Stern kollabiert, ist die Masse sicherlich auch erstmal ziemlich gleichverteilt. Warum also gibt es im Universum nicht jenen Gradienten, von dem Du sprichst? Das geht doch nur mit einer seltsamen Raumgeometrie (wie einer Hyperkugeloberfläche), oder? Kann sich nicht innerhalb dieses Raums wieder ein schwarzes Loch mit derselben Geometrie bilden, sodass der Horizont lediglich die Schnittfläche einer Hyperkugel mit unsrem Raum ist? Dann gäbe es auch nicht mehr die Notwendigkeit, in jedem schwarzen Loch eine Singularität anzunehmen.

"Beobachtbarer Teil des Universums"? Welcher Teil wäre denn nicht beobachtbar? Oder meinst Du die dunkle Materie? Nun ja, dann wären es vielleicht 10^54 kg. Bleibt mir umso mehr ein Rätsel, wenn man nicht von einem geschlossenen Raum ausgeht.

Hoffentlich kannst Du mit meinen Nachfragen und Anmerkungen etwas anfangen, Merilix, denn viel Ahnung habe ich von dem Ganzen freilich nicht.

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Ist unser Universum ein schwarzes Loch? 01 Jan 2019 14:57 #46504

mai schrieb: Immerhin kann man ganz gut Sterne zählen und anhand der Bewegungen Massen abschätzen.
Was genau meinst Du mit Modellschätzung? Gibt es Modelle, in denen das Alter mit der Masse zusammenhängt?

Das ist reine Spekulation von mir, ich weis nicht wie man wirklich auf die 10^54 kg gekommen ist!
Das könnte die Folgerung aus dem kosmologischen Modell sein wonach der Dichteparameter nahe 1 liegen muss um ein Universum zu bekommen das nicht sofort wieder kollabiert oder so schnell expandiert das keine Galaxien/Sterne/Planeten/Menschen entstehen können. Aus dem Dicteparameter, dem Alter und der angenommenen Größe des beobachtbaren Universum lässt sich auf die Masse zurückschliessen die darin sein muss,

mai schrieb: Das mit der Gleichverteilung allein kann den Unterschied, denke ich, nicht ausmachen. Wenn ein Stern kollabiert, ist die Masse sicherlich auch erstmal ziemlich gleichverteilt. Warum also gibt es im Universum nicht jenen Gradienten, von dem Du sprichst?

Nein, bei einem kollabierenden Stern ist die Masse nicht gleichverteilt. Da ist der Stern und außen herum viel leerer Raum mit vieleicht ein paar Planeten drumrum.
Selbst bei der riessigen Gaswolke aus der der Stern ursprünglich mal hervorgegangen ist kann man nicht von Gleichverteilung sprechen(obwohl nahe dran); sonst wäre die Wolke nicht zum Stern kollabiert.

mai schrieb: "Beobachtbarer Teil des Universums"? Welcher Teil wäre denn nicht beobachtbar?

Jener Teil des Universums dessen Licht uns noch nicht erreicht hat und wegen der Expansion auch niemals erreichen wird ist nicht beobachtbar. Er liegt außerhalb der Hubblesphäre.
Um ein anschauliches Beispiel zu nennen: Nach dem gängigen kosmologischen Modell (LCDM) entstand die kosmologische Hintergrundstrahlung ca. 380000 Jahre nach dem Urknall in einer Entfernung von damals ca. 42 Mio Lichtjahren Entfernung. Alles was wir heute sehen können befand sich damals innerhalb dieser Sphäre die sich zunächst noch sehr schnell, später langsamer um ca. den Faktor 1000 ausgedehnt hat. Das Licht (Mikrowellenhintergrund) hat über 13,4 Mrd. Jahre gebraucht um zu uns zu gelangen. Man kann davon ausgehen das es hinter diesem Horizont genauso aussieht wie bei uns jedoch sehen wir das nicht mehr.

Es gibt verschiedene solcher Horizonte. Siehe Beobachtbares Universum

PS:
Damit keine Mißverständnisse aufkommen, bei den 42. Mio LJ handelt es sich keinesfalls um einen Rand sondern um einen Horizont und was meine Udo Lindenberg so schön? "Hinterm Horizont gehts weiter..."

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Ist unser Universum ein schwarzes Loch? 01 Jan 2019 17:52 #46514

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Vielen Dank für Deine ausführlichen Antworten und den sehr interessanten Link zu dem Wikipedia-Eintrag über das beobachtbare Universum.

Gerne möchte ich weiter nachfragen, ob man sich die Abwesenheit eines Gradienten anhand der Analogie in einem Vortag von Andreas Müller des Universums als Oberfläche eines Luftballons, der aufgeblasen wird, erklären kann, was ich so verstehe, dass der Weltraum die Oberfläche einer Hyperkugel ist, auf jener sich die Masse gleichverteilt befindet und somit von allen Seiten die gleiche Schwerkraft wirkt.

In Deiner ersten Antwort erwähntest Du ein Abkapseln durch starke Raumkrümmung. Was passiert bei diesem Vorgang? Bildet sich da ein neuer kleiner Luftballon? Warum sollte dort nicht ebenso die Masse gleichverteilt sein können?

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