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THEMA: Gravitationswellen die zweite

Gravitationswellen die zweite 16 Jun 2016 06:02 #6804

offenbar wurden in der nacht vom 25.12.15 zum 26.12. erneut gravitationswellen nachgewiesen.
ich schau mir das ganze nachher noch genauer an, ihr könnt ja schonmal fleißig diskutieren ;>

www.mpg.de/10598226/gravitationswellen-zweite

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Gravitationswellen die zweite 16 Jun 2016 16:05 #6808

die daten tabellarisch zusammengefasst:

name: GW151226
zeitpunkt der detektion: 26.12.16 4:38:54 MEZ
ort: livingston, 1,1ms später in hanford
sonnenmassen vor der verschmelzung: 14/8
nach der verschmelzung: 21
entfernung: 1,4 mrd la
zeitspanne der messung: 1000ms
umkreisungen während der detektion: 27
frequenz vor dem verschmelzen: 430Hz

willkommen im zeitalter der gravitationswellenastronomie!
man, ist das alles aufregend ;>

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Gravitationswellen die zweite 16 Jun 2016 18:46 #6811

Die Originalpublikation steht bereits im Downloadbereich. Ein Video dazu werden wir in den nächsten Stunden veröffentlichen.
Ich kann mich Ferdi nur anschließen - das ist wirklich spannend...

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Gravitationswellen die zweite 16 Jun 2016 20:53 #6813

schön dass sie wieder da sind, herr gaßner.
prüfungen vorbei?
ich würde es befürworten, wenn sie mal bruce allen in ein gespräch verwickeln und das ganze filmen ;>

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Gravitationswellen die zweite 19 Jun 2016 10:37 #6832

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Moin zusammen
Zu Gravitationswellen habe ich ein paar Fragen.
1.) Soweit mir bekannt geben SL Energie nur in Form der Hawkingstrahlung ab. Bei den beiden detektierten Grav.wellen gingen innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums bei der ersten 3, bei der zweiten 1 Sonnenmasse "verloren". Diese Energie wird in Form von Grav.wellen irgendwie umgewandelt. Wie kann ich das verstehen?
2.) Waren die SL schon vor dem Ereignis den Astronomen bekannt, oder werden die gesamten Informationen (also Masse, Eigenspin und Rotation) aus den Daten erschlossen, die von den Detektoren in diesem sehr kurzen Zeitraum geliefert werden?
Erklärungen bitte auf populärwissenschaftlichem Niveau.
Schönen Sonntag allerseits

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Gravitationswellen die zweite 19 Jun 2016 11:04 #6834

zu 1): Die Energie kommt nicht aus dem Inneren der Schwarzen Löcher, sondern aus der Beschleunigung der Objekte in Folge der Rotation umeinander.

zu 2): Die Daten der verschmelzenden Schwarzen Löcher entstammen numerischen Simulationen, mit denen man Chirps produziert, die möglichst genau den gemessenen Chirps entsprechen. Mehr zur Chirpmasse in unserer Wissensbox. Aufgrund dieses groben Verfahrens sind auch die Fehlerbalken bislang sehr groß. Die Masse des kleineren Objektes könnte durchaus um 2,3 Sonnemassen nach oben und unten von den angegebenen 7,5 Sonnenmassen abweichen.

Ein sehr schönes Beispiel, wie man Daten eines Binärsystems einzig aus eingehenden Wellen rekonstuiert - in diesem Falle allerdings elektromagnetische Wellen, weil es sich um ein System aus Neutronenstern und Pulsar handelt - ist PSR1913+16.

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Gravitationswellen die zweite 19 Jun 2016 12:28 #6835

Mir scheint Herr Gassners Antwort, woher die Energie käme, bezieht sich mehr auf den Mechanismus der Wellenabstrahlung als auf die Energiebilanz. Als die beiden SL noch weiter von einander entfernt waren und noch nicht so schnell umeinander gerast sind waren sie schwerer als nach der Verschmelzung. Das gesamte System hatte also eine größere Energie als am Ende. Das ist so ähnlich wie bei Nukleonen . Die sind vorhin der Verschmelzung auch schwerer als danach.
Grüße aus Portugal Denobio

Leicht beieinander wohnen die Gedanken. Doch hart im Raume stoßen sich die Sachen. Schiller, Wallenstein

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Gravitationswellen die zweite 19 Jun 2016 14:22 #6837

Vorab ein wenig Haarspalterei: Die Nukleonen sind vor der Fusion nicht schwerer als nachher, sondern die sehr kurzreichweitige Starke Wechselwirkung trägt nach der Fusion mit zur Energiebilanz bei. Das entspricht der Energie, die Sie benötigen um das Gebilde wieder aufzutrennen entgegen der Starken Kernkraft. Für die Energiebilanz ist es somit erforderlich, stets alle beteiligten Wechselwirkungen (genauer deren Felder) mit einzubeziehen.

Aber konkret zu Ihrer Frage: Leider können wir verschmelzende Schwarze Löcher bislang nicht analytisch berechnen - insofern können wir die Frage: "Wie konkret wird aus zwei Schwarzen Löchern mit Masse x und y ein neues Schwarzes Loch mit Masse z < x + y" nicht beantworten. Die Gesamtbilanz der Energie stimmt aber sehr wohl: Potentielle Energie und kinetische Energie zu Beginn plus die beiden Ausgangsmassen ergeben die resultierende Masse plus die Gravitationswellenenergie (Rotation und Ladung nicht berücksichtigt).
Die numerischen Simulationen verdanken wir der SXS-Collaboration. Selbst in den Simulationen können wir bislang nur Schwarze Löcher im Vakuum behandeln. Der Radius des Ereignishorizonts hängt linear von der Masse des Schwarzen Lochs ab gemäß R = 2GM/c^2 (vereinfacht dargestellt durch Schwarzschildradius). Bei der Verschmelzung verhalten sich die Ereignishorizonte gemäß nachfolgender Simulation:

Numerical Simulation S. Ossokine , A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics)
Scientific Visualization: W. Benger (Airborne Hydro Mapping GmbH)

Ich habe auch schon innovativere Simulationen mit Energie-Jets gesehen... Ich hoffe, das hilft ein wenig weiter - mehr wissen wir bislang noch nicht.

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Gravitationswellen die zweite 19 Jun 2016 15:17 #6839

Danke für die Ausführungen Genau so habe ich die Energiebilanz der SL gesehen. Aber sagen Sie, Herr Gassner, ist ein ruhendes freies Proton nicht schwerer als ein im Kern gebundenes.? Massendefekt und so ..
............

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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 11:23 #6843

Gravitationswellen: Wie ist der Zusammenhang zwischen den Massen, der Massenaufteilung und dem Spin von kollidierend schwarzen Löchern und Energieabstrahlung?

SL = Schwarzes Loch

Ereignis GW150914 (gemeldet im Feb. 2016):
29,0 M⊙ + 36,0 M⊙ = 65,0 M⊙, davon zerstrahlt = 3,0 M⊙ = 4,62%
Verhältnis SL1 zu SL2 = 44,62% zu 55,38%, Spins mir nicht bekannt

Ereignis GW151226 (gemeldet vor wenigen Tagen):
7,5 M⊙ + 14,2 M⊙ = 21,7 M⊙, davon zerstrahlt = 0,9 M⊙ = 4,18%
Verhältnis SL1 zu SL2 = 34,56% zu 65,44%, Spins mir nicht bekannt

Frage(n):

Wie ist der Zusammenhang zwischen prozentual abgestrahlter Energie zu den restlichen Parametern? Die tatsächlichen Massen der SLs könnte natürlich auch etwas anders sein (z.B. eines etwas größer und das andere etwas kleiner). Die veröffentlichen Werte haben natürlich "Fehlerbalken". Mich interessiert, warum beim ersten Ereignis 4,62% der Masse in Energie (hauptsächlich in Form von Gravitationswellen) umgewandelt und abgestrahlt wurde und beim zweiten Ereignis lediglich 4,18%. Ist dies abhängig von der absoluten Größe der Massen, von der Aufteilung der Massen oder beides? Nach meiner Logik müssten bei gegebener Gesamtmasse zwei SL gleicher Größe (also je 50% der Gesamtmasse) die maximale Energieabstrahlung und größtmögliche Erschütterung der Raumzeit ergeben. Bei Verteilung der Gesamtmasse in z.B. 5% und 95% also eine wesentlich geringere Energieabstrahlung da kleinere Gravitationswellen. Ist das so prinzipiell richtig? Spielt der Spin bzw. die Rotation der SLs auch eine Rolle und wenn ja welche?

Was sagen die mathematischen Modelle bzw. Computersimulationen? Ist eventuell der prozentuale Anteil an zerstrahlter Materie bei großen SL prinzipiell größer als bei kleinen SL, wenn die anderen Randbedingungen identisch sind (Spin, %-Aufteilung der Massen auf die SL)? Und wenn es so ist, was wäre, wenn sich doch alle Materie des Universums wieder vereinigen könnte (sieht ja "leider?" nicht danach aus da da Universum beschleunigt expandiert). Wäre dann ein neuer Urknall möglich?

Spannend finde ich Frage deshalb, weil auf diese Art SLs eventuell wesentlich schneller zerstrahlen könnten als über die Hawking-Strahlung (10 hoch 60 bis 10 hoch 70 Jahre). Dafür entstehen andererseits größere SLs, welche über die Hawking-Strahlung natürlich wieder entsprechend länger brauchen würden wenn es keine expotentielle Steigerung über SL-Kollisionen geben würde.

Noch hypothetischer: Angenommen unser beschleunigt sich ausdehnendes Universum ist nur ein "BEGINNENDER Atemzug" von vielen weiteren und es gibt noch eine weitere übergeordnete bisher unbekannte sechste Kraft (4 Grundkräfte + dunkler Energie = 5). Die könnte auf noch größeren Raum- und Zeitscalen alles wiederum umkehren und es kommt doch irgedwann zur Vereinigung ALLER SL und zu einem neuen Urknall. Spricht dieser Hypothese prinzipiell etwas entgegen? Könnte eine neue kosmologische Hypothese und Theorie hieraus entstehen?

Ich bin weder Mathematiker noch Physiker. Falls mir bei diesen Gedankengängen "grobe Schnitzer" passiert sein sollten bitte ich darum, dies zu entschuldigen :-)

Mit lieben Grüßen
Valentin


Valentin Batlle Heger
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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 14:59 #6847

Hallo Valentin,
Es gibt keine analytische Theorie der Verschmelzung. Man macht sich ein mechanisches Modell mit Parametern wie Masse, Geschwindigkeit, Drehimpuls, Spin, Verschmelzungsabstand und eine Vorstellung wie der Abstrahlmechanismus von Gavitationswellen (Gravitationswellen fordern z.B. ein Quadrupolmoment) und dann variiert man die Parameter des Models so lange bis man die gemessene Signalform des Ligointerreometers hat.
Bei der Verschmelzung von zwei SL wird keine Materie zerstrahlt wie z.B. Bei der Zerstrahlung eines Positron- Elektronpaares.

MitNewtonscher Mechanik kann man sich einen Eindruck verschaffen. Seien die SL weit voneinander entfernt in Ruhe. Nun mögen sie anfangen, aufeinander zu zu fallen. Ihre potentielle Energie, die sie relativ zueinander haben, wandelt sich zunehmend in kinetische Energie um. Man integriere das Newtonsche Gravitationsgesetz von unendlich bis zum Verschmelzungsabstand. Für zwei SL von jeweils 30 Sonnenmassen erhält man bis zur Verschmelzung , ich weiß es nicht mehr auswendig, gut 10 Sonnenmassen als Energieäqivalent (E=mc^2), die sich in Bewegungsenergie umgewandelt haben. Was wählt man verschmelzungsabstand? Mangels etwas besserem ... den Schwarzschildradius. Der hängt aber vom Spin ab. Ist Spin vorhanden ist der Schwarzschildradius kleiner. Wie auch immer, die kinetische Energie steht für die Energieabstrahlung zur Verfügung. Nach der Vereinigung ist wieder alles in Ruhe.
Aber drei Sonnenmassen an Energie fehlen. Die hat ja das System in Form von GW abgegeben.
Sehen wir mal vom Spin ab: am Anfang keine kinetische Energie, aber potentielle Energie relativ zueinander, am Ende keine potentielle Energie, keine Bewegungsenergie, man hat aber im Verschmelzungsprozess eine große Energiemengen abgestrahlt.

Offensichtlich waren die weit voneinander entfernten SL, die eine große potentielle Energie relativ zueinander hatten, um drei Sonnenmassen schwerer als das resultierende SL. "Schuld" hat Einsteins. Masse -Energieformel.

Ich hoffe, diese qualitative Erklärung findet Gnade vor Herrn Gassners Augen, der hier in diesem Forum die Rolle des "Gottvaters" hat und ich meine dies weder despektierlich und auch nicht ironisch, er hat halt die unumschränkte Autorität, wie es einer solchen Koryphäe zukommt (wenigstens in Abwesenheit von Herrn Lesch).

Zu deinen Spekulationen über weitere Kräfte. In diesem Forum darf über alles und jedes spekuliert werden. Der Pantasie sind keine Grenzen gesetzt. Nach meinem Geschmack sind Spekulationen dann sinnvoll, wenn man versucht, wirklich beobachtete Phänomene zu erklären. Sonst hängen sie zu sehr im Nichts des Quantenvakuums.
Mach dir keine Sorgen. Nach meinem Gefühl haben die wenigsten hier im Forum einen physikalischen Hintergrund

Beste Grüße Denobio
Das alles im Urlaub in ein Smart Phone zu hacken, war nicht ganz einfach. Für den Rest der Urlaubstage muss ich mich erst mal erholen!!

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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 17:08 #6849

Herr Gassners, Sie schreiben mir oben sinngemäß "die Nukleonen sind nach dem Einbau in einen Kern genau so schwer wie vorher"

Ich weiß nicht, auf welchem theoretischen Niveau sich das Missverständnis auflöst, denn um ein solches muss es sich handeln. Hätten Sie recht , müssten Millionen von Schulbüchern umgeschrieben werden.
Wird ein Proton oder Neutron in einen (leichten) Kern eingebaut, wirkt die starke Kernkraft und die entsprechende Bindungsenergie wird frei. Schießt man theoretisch dieses Nukleons wider raus ,z.B. In einem Teilchenbeschleuniger, so muss diese Energie wieder aufgebracht werden.
Im Ergebnis ist ein Kern aus 15 Protonen und 15 Neutronen leichter als die Summe der Bauteile. Dieses Phänomen habe ich als "Massendefekt" kennengelernt. Das Energieäquivalent des Massendefekts ist die freigewordene Bindungsenergie der starken Kernkraft. Den Potentialverlauf kennen Sie sicher genau.

Anschließend habe ich einen Auszug aus der Wikpedia kopiert. In der Schule lernt man ja auch schon die Bethe- Weiszäckerformel.

Aber das ist alles so trivial, dass es sich nur um ein Missverständnis handeln kann.

"Der Massendefekt lässt sich mit der Erkenntnis der relativistischen Physik erklären, dass man an der Masse die Energie des ruhenden Teilchens ablesen kann: die Bindungsenergie der Nukleonen vermindert die Summe der Ruheenergien der einzelnen Kernbausteine. Somit ist die beim Bau eines Atoms freigesetzte Bindungsenergie der Nukleonen gleich dem Massendefekt multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit. Je größer der Massendefekt pro Nukleon ist, desto stabiler ist der Atomkern, da mehr Energie zu seiner Zerlegung aufgewendet werden muss."

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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 18:32 #6850

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Moin zusammen
Zunächst Danke für die prompte Erläuterung von Hr. Gaßner. Komme jetzt erst dazu zu antworten.
Dennoch hab ich Schwierigkeiten mit der Erklärung - also die Massen der Sls scheinen mir vor der Verschmelzung so zu sein wie angegeben. Ich dachte, ähnlich wie beim LHC die Elementarteilchen bekommen die SLs zusätzlich zu der bestehenden Masse eine kinetische Energie, die sich dann in Gravitationswellen auflöst. Aber das kann ja nicht richtig verstanden sein, da es nach der Fusion ein Minus an Gesamtmasse gibt.

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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 20:12 #6853

Die Energiebilanz bekomme ich auch noch nicht auf die Reihe.

Insbesondere verstehe ich noch nicht, dass die Ruhemasse des resultierenden SLs deulich kleiner ist als die der beiden Vorgänger.

Was haben wir zu Beginn und während des Vorgangs an Energien? Ich sehe vier Arten von beteiligten Energien/Massen:
- Die Ruhemassen der beiden SLs
- Die kinetischen Energien der beiden SLs
- Die potentiellen Energien der beiden SLs im Gravitationsfeld des anderen SLs
- Die Energie der abgestrahlten Gravitationswellen

Wie sieht das ganze vor der Kollision aus?
Die potentielle Energie im Gravitationsfeld wird teilweise in kinetische Energie umgewandelt, gleichzeitig wird Energie durch Gravitationswellen abgestrahlt. Woher kommt die Energie der Gravitationswellen?
Nach meiner Vermutung reduziert die Energie der Gravitationswellen die kinetische Energie, nicht aber die Ruhemasse der beiden kreisenden SLs.
Somit dürften zumindest die vor der Kollision abgestrahlten Gravitationswellen nicht die Ruhemasse des finalen SLs reduzieren.

Oder mache ich einen Denkfehler?

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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 21:37 #6854

Nein, kein Denkfehler. Alles richtig. Noch besser zum Verständnis trägt eine andere Form der Energiegleichung bei: m = E / c2. Zur Gesamtmasse des Systems tragen verschiedene Energien bei. Aus dem Chirpsignal kann man grob auf die beteiligten Einzelmassen der SL schließen. Aus der Frequenz ihrer Umläufe rechnet man auf die Umlaufgeschwindigkeiten, die bis zum Verschmelzen stark ansteigen. Die SL selbst kann man als sehr schnell rotierende Punktmassen ansehen, rotationsymetrisch. Solche Körper geben keine Gravitationswellen ab. Was bleibt als Quelle für die abgestrahlte Energie ? Es ist die frei gewordene Gravitationsenergie, die das system beim aufeinander zuspiralieren abgibt. Und diese Energie entspricht einem Massenäquvalent nach obiger Gleichung.
Viele Grüße
Thomas

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Gravitationswellen die zweite 20 Jun 2016 22:45 #6856

@Denobio
Was ich geschrieben hatte ist Folgendes: Die Nukleonen sind vor der Fusion nicht schwerer als nachher, sondern die sehr kurzreichweitige Starke Wechselwirkung trägt nach der Fusion mit zur Energiebilanz bei. Das entspricht der Energie, die Sie benötigen um das Gebilde wieder aufzutrennen entgegen der Starken Kernkraft. Für die Energiebilanz ist es somit erforderlich, stets alle beteiligten Wechselwirkungen (genauer deren Felder) mit einzubeziehen.

Dieser Hinweis erschien mir wichtig, nachdem Sie geschrieben hatten die Nukleonen wären vor der Fusion schwerer als nachher.
Es sind eben nicht die Nukleonen, die sich in irgendeiner Weise verändern. Spalten Sie den Kern, fliegen genau dieselben Neutronen und Protonen davon, die sie ursprünglich fusioniert hatten. Nicht die Nukleonen ändern sich, sondern - wie oben angegeben - die Gesamtenergie durch das zusätzliche Wirken der Starken Wechselwirkung bzw. der Farbladungen zwischen Quarks und Gluonen verschiedener Nukleonen. Ihr negativer Energiebeitrag (anziehend) reduziert innerhalb ihrer kurzen Reichweite die Gesamtenergie und damit die Masse des fusionierten Kerns ggü. der Summe seiner Bestandteile. Wie ebenfalls oben angemerkt mag das eine Haarspalterei sein, aber Ihre für andere Mitleser verwirrende Formulierung, dass sich die Nukleonen verändern hatte mich zu meinem Kommentar bewogen.

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 10:44 #6859

Vielen Dank für die Antwort, insbesondere da Du sie in Deinem wertvollen Urlaub auf einem Smart Phone erstellt hast. Also geht bei der Kollision der SL von deren Masseanteil nichts verloren. Die abgestrahlte Energie entspricht lediglich dem Masseäquivalent der potentiellen bzw. kinetischen Energie. Richtig verstanden?

Mit lieben Grüßen
Valentin


Valentin Batlle Heger
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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 11:17 #6860

@Herrn Gassner herzlichen Dank für den erhellenden Kommentar.
Beste Grüße Denobio

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 11:54 #6861

Hallo Valentin,
Ich versuche es nochmal mit meinem Analogon, obwohl ich schon vor längerer Zeit mit Prof Gassners nicht einig war, oder wir hatten uns nicht richtig verstanden.
Fusionieren Nukleonen zu einem schwereren Kern, Tritt ein Massendefekt ein. Der entstandene Kern ist leichter als seine Bestandteile. Weiter oben hat Herr Gassners ausgeführt, dass die frei gewordene Bindungsenergie auf Grund der starken Kernkraft die Energie des Göesamtsystems verändert hat. Die Summe der Energien der getrennten Nukleonen (im wesentlichen ihre Massen) ist kleiner als die Gesamtenergie des fusionierten Kerns. Jeder kennt ja dien gewaltige Energie, (Hitze, das heißt kinetische Energie), die bei einer Wasserstoffbombe frei wird.

In ähnlicher Weise, sage ich, ist bei der Fusion zweier schwarzer Löcher "Gavitations-Bindungsenergie" frei geworden und teilweise in Form von Gravitationswellen abgestrahlt worden. Die Gesamtenergie der fusionierten SL ist geringer als am Anfang. Deswegen ist es wohl so, dass Die Summe der Ausgangsmassen größer ist als die des Finalen SL.
Wenn man naiv mit Newton rechnet, und die Löcher in großem Abstand in Ruhe sind, dann sind zunächst die Massenäqivalente der beiden SL da. Dann wandelt sich pot. Energie in kin. Energie um. Die Summe der beiden letztern ist bis zur Abstrahlung der Gravitationswellen gleich "null" . Ganz am Schluss, wegen der 1/r Abhängigkeit nehmen die SL richtig Fährt auf, ist die Abstrahlung richtig heftig. Da verliert das Gesamtsystem richtig heftig an Energie. Die Bewegungsdynamik sorgt dabei für die Abstrahlung. Im Ergebnis hat das Endsystem weniger Energie als das Anfangssystem (in meinen Worten "gravitative Bindungsenergie ist in Form von Gravitationswellen frei geworden", und dasbewirkt nach m=E\c^2 einen "Massendefekt".
So ich glaube mit dieser Formulierung sollten alle leben können. Entschuldige die Schreibfehler wegen der kleinen Tastatur und der komischen Autokorrektzr.
Gruß Denobio

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 15:45 #6862

Valentin,
Damit du nicht ins Stützen kommst, muss ich mich sprachlich genauer ausdrücken.
Man muss sagen : am Anfang bestand die Gesamtenergie des Systems aus der gesamten Energie der getrennten Schwarzen Löcher .... Und dann weiter " die Summe aus der Abnahme der potentiellen Energie und dem Gewinn an kinetischer Energiie ist gleich null (bevor Gravitationswellen abgestrahlt wurden, oder ohne Abstrahlung von Gravitationswellen)..... alles "fliesst" ineinander, aber mit einer unglaublich beschleunigten Dynamik am Schluss.
Gruß D.

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 19:19 #6863

Denobio schrieb:
In ähnlicher Weise, sage ich, ist bei der Fusion zweier schwarzer Löcher "Gavitations-Bindungsenergie" frei geworden und teilweise in Form von Gravitationswellen abgestrahlt worden.


Was soll das sein, "Gravitations-Bindungsenergie"?

Gravitation selbst ist ja keine eigenständige Kraft, sie ist nur eine Scheinkraft, hervorgerufen durch Massen, die den Raum krümmen.

Wenn es also keine "Gravitations-Energie" gibt, kann sie auch nicht frei werden.

Man sollte sich vor Augen führen, WAS da genau gemessen wurde, es handelte sich doch nicht um einen Energieausbruch gleich welcher Art, sondern um das Erkennen der Veränderung des Raum-Zeit-Kontinuums selbst! DAS ist ja gerade das aufregend Sensationelle an diesen Gravitationswellen, der Raum selbst wurde gestaucht und gedehnt, zwar nur äußerst geringfügig, aber eben durch raffinierte Technik doch messbar.

Meines Erachtens ist die Ursache für diese Raumstauchung -Dehnung doch ganz einfach erklärbar (Herr Gaßner hats ja auch schon geschrieben), man sieht ja sehr deutlich an den Peaks die Drehung der beiden SLs, genau diese wahnwitzig schnelle Drehung großer Massen umeinander bringt das Raum-Zeitgefüge durcheinander, weil da große Massen im Raum "eiern", also nicht um eine Drehachse rotieren, sondern sozusagen eine "Unwucht" haben. Und diese Unwucht verzerrt den Raum, was wir anschließend hier messen können. Fertig.

Nun ist es in der Physik so, dass man nichts umsonst bekommt, eiern zwei Gebilde dermaßen durch den Raum, dass sie den Raum selbst verzerren, müssen sie für diesen "Spaß" zahlen, in Form von Energie- oder Masseverlust.

Es kann doch soooo einfach sein.


Grüße
Udo

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 20:00 #6864

udogigahertz schrieb: Was soll das sein, "Gravitations-Bindungsenergie"?

Gravitation selbst ist ja keine eigenständige Kraft, sie ist nur eine Scheinkraft, hervorgerufen durch Massen, die den Raum krümmen.

Wenn es also keine "Gravitations-Energie" gibt, kann sie auch nicht frei werden.


Es gibt durchaus potentielle Gravitationsenergie. Nehmen wir folgenden Fall: Ich hebe in einem Zimmer auf der Erde (Annahme konstante Schwerkraft) einen Ball mit Masse M 1 Meter hoch. Hierzu muss ich die Arbeit M*g*h = M*9,81m/s²*1m = M*9,81m²/s² leisten.

Lasse ich den Ball fallen, dann wandelt sich diese potentielle Gravitationsenergie gemäß m*g*h = 1/2*m*v² in kinetische Energie um.

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 20:56 #6865

Udo,
Was soll man da noch sagen? Da waren die Beiträge von Thomas , Gassner und mir wirklich ein Tutorium! Und du ? .....

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 22:46 #6866

ClausS schrieb:

udogigahertz schrieb: Was soll das sein, "Gravitations-Bindungsenergie"?

Gravitation selbst ist ja keine eigenständige Kraft, sie ist nur eine Scheinkraft, hervorgerufen durch Massen, die den Raum krümmen.

Wenn es also keine "Gravitations-Energie" gibt, kann sie auch nicht frei werden.


Es gibt durchaus potentielle Gravitationsenergie. Nehmen wir folgenden Fall: Ich hebe in einem Zimmer auf der Erde (Annahme konstante Schwerkraft) einen Ball mit Masse M 1 Meter hoch. Hierzu muss ich die Arbeit M*g*h = M*9,81m/s²*1m = M*9,81m²/s² leisten.

Lasse ich den Ball fallen, dann wandelt sich diese potentielle Gravitationsenergie gemäß m*g*h = 1/2*m*v² in kinetische Energie um.


Nein, das nennt man "potentielle kinetische Energie". Es gibt keine Gravitationsenergie.

Grüße
Udo

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Gravitationswellen die zweite 21 Jun 2016 23:56 #6867

Gravitationsenergie ist eine alternative Bezeichnung für potentielle Energie.
Eine kleine angenomme Punktmasse, sehr weit von einem Gravitationszentrum entfernt, hat potentielle Energie. Lässt man diese Punktmasse los, dann stürzt sie dem Garvitationszentrum entgegen. Sie verwandelt also potentielle Energie (Gravitationsenergie!) in kinetische Energie.
Man bezeichnet so ein System auch als ein ungebundenes System, denn die Energie der Punktmasse reicht in jedem Augenblick seiner Bewegung aus, das System auch wieder zu verlassen.
Ein Beispiel für ein gebundenes System stellt das Erde -Mond System dar. Hier bedürfte es sehr viel externer Energie, um das System zu trennen, sprich den Mond aus seiner Umlaufbahn zu entfernen.
Also: Gravitationsenergie ist lediglich ein Alternativbegriff zur potentiellen Energie, also der Lageenergie in einem Schwerefeld.

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Gravitationswellen die zweite 22 Jun 2016 19:09 #6870

Hallo Udogigahertz,
Manche haben es eher mit Physik und andere mit Philosophie. Sätze wie "es ist in der Physik so, dass man nichts umsonst bekommt" oder "es kann doch sooo einfach sein" legen nahe, dass du es eher mit der Philosophie hast, obwohl dein Verständnis der Gravitation als "Scheinkraft" ahnen lässt, wie tief du da schon eingestiegen bist.

Nun gibt es bei der Gravitation aber leichtere Übungen.
Z.B. Wie schnell fällt ein Apfel vom Baum? Berechne wie hoch die Bahn eines geostationären Satelliten sein muss. Stelle die Gleichung einer Wurfparabel auf. Schieße auf einem atmosphärenlosen Planeten mit der Masse der Erde eine Kugel 10 km in die Höhe. Wie groß muss die Abschussgeschwindigkeit sein? Leite die Keplerschen Gesetze analytisch ab. Alles Fragen aus dem kleinen Einmaleins der Physikalischen Mechanik. Das schult das physikalische Denken und aus solcher Schulung erwächst schließlich und endlich auch physikalische Intuition, die , wie ich glaube, gerade Einstein in außerordentlichem Maße hatte. Ich empfehle nicht mit Einstein, sondern mit Grimsehl Band 1 anzufangen.

Im vorliegenden Thread wurde, es kann dir gar nicht entgangen sein, ein interessantes, allgemeines Phänomen der Physik gestreift, dessen Verständnis in der Tiefe gar nicht so leicht fällt. Es scheint nämlich, das bei Prozessen, bei denen eine Bindungsenergie frei wird, auch ein "Massendefekt" auftritt. Siehe Kernfusion und siehe die in der Massendimension ganz andere Fusion zweier schwarzen Löcher. Und stelle dir vor: selbst bei einer chemischen Reaktion, wenn Kohlenstoff mit Sauerstoff zu CO2 verbrennt, ist das Reaktionsprodukt leichter als die Ausgangsstoffe. Ob man es messen kann, weiß ich nicht. Kann man aber mit Einstein verstehen. Interessant, nicht wahr? Aber zunächst Grimsehl Band 1.

Warum sage ich das? Nicht um Dich, Udogigahetz, zu belehren. Das liegt mir ferne. Nein, es geht mir um einen freundlichen Rat, der vielleicht weiter hilft. Und es geht mir sozusagen mit Sokrates um die Tugend der Bescheidenheit. Das ist mein philosophisches Anliegen, denn mir scheint, dass in der heutigen Welt ab und zu ein wenig Mangel an dieser Tugend besteht.

Wie die Winkelentfernung des Kosmos zeigt, gibt es jenseits z=1,6 zwar keine Scheinkräfte der Gravitation, aber dafür Scheinriesen. Aber die gibt es bei Jim Knopf ja auch. Scheinbar sind die im ganzen Kosmos verbreitet. Man muss es mit Humor nehmen.

Wie immer mit besten Grüßen Denobio

PS "Udogigahetz" war ein Tippfehler. Ich bitte diesen zu entschuldigen.

Leicht beieinander wohnen die Gedanken. Doch hart im Raume stoßen sich die Sachen. Schiller, Wallenstein

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Leicht beieinander wohnen die Gedanken. Doch hart im Raume stoßen sich die Sachen. Schiller, Wallenstein

Gravitationswellen die zweite 23 Jun 2016 01:34 #6880

Ich rekapituliere, wie ich die Beiträge in diesem Forum verstanden habe. Ich bleibe als Beispiel bei dem Ereignis GW150914: 29 M⊙ + 36 M⊙ = 65 M⊙, davon 3,0 M⊙ +0,5 M⊙/-0,5 M⊙ in Gravitationswellenenergie zerstrahlt. Sonstige Fehlerbalken ignoriere ich in diesem Beispiel, es geht mir um das prinzipielle Verständnis.

Meine Annahme, dass es sich bei den 29 M⊙ und 36 M⊙ = 65 M⊙ um die tatsächlichen Ruhemassen der beiden SL bzw. der Gesamtmasse handelt ist FALSCH. Es sind vielmehr die Werte der SL incl. deren potentieller kinetischer Energie + kinetischer Energie. Diese entspricht den 3 M⊙. Die SL selbst haben vermutlich in etwa 27,5 M⊙ und 34,5 M⊙ Ruhemasse. Bei der Verschmelzung der beiden SL wird also lediglich diese kinetische Energie in Form von Gravitationswellenenergie abgestrahlt, welche eine äquivalente Masse von 3 M⊙ darstellt (e = mc²). Von den Ruhemassen der SL wird NICHTS in Gravitationswellenenergie umgewandelt und sie bleibt daher auch nach der Verschmelzung bei 62 M⊙. Deshalb ist die Gesamtmasse des Systems vor der Verschmelzung auch größer als nach der Verschmelzung, da die Massen der SL sich nicht ändern sondern lediglich „Bindungsenergie“ verloren geht.

Analog ist das Beispiel der Nukleonen zu sehen, bei denen ebenfalls die Gesamtmasse vor der Verschmelzung größer ist als nach der Verschmelzung. Die Masse der Nukleonen ändert sich dabei ebenfalls nicht, lediglich die Bindungsenergie wird abgestrahlt welche einer äquivalenten Masse entspricht. Diese Bindungsenergie ist das, was z.B. in einer H-Bombe „genutzt“ wird und der entsprechend leichtere Kern bleibt übrig.

Sehe ich das jetzt so richtig? Meine „Hoffnung“, das SL auf diese Weise schneller zerstrahlen könnten als über die Hawking-Strahlung sehr, sehr, SEHR LANGSAM zu „verdampfen“ ist somit hinfällig :( .

Zusatzfrage am Rande: Warum ist mein Profilbild so grob verpixelt? Ich habe es ich einer ausreichend guten Qualität upgeloadet. In welchem Format lade ich mein Profilbild am besten hoch (Dateityp & Auflösung)? Ich konnte keine entsprechende Information finden.

Liebe Grüße
Valentin

Mit lieben Grüßen
Valentin


Valentin Batlle Heger
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D-65589 Hadamar-Oberweyer
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Gravitationswellen die zweite 23 Jun 2016 10:40 #6882

Denobio schrieb: Hallo Udogigahertz,
Manche haben es eher mit Physik und andere mit Philosophie. Sätze wie "es ist in der Physik so, dass man nichts umsonst bekommt" oder "es kann doch sooo einfach sein" legen nahe, dass du es eher mit der Philosophie hast, obwohl dein Verständnis der Gravitation als "Scheinkraft" ahnen lässt, wie tief du da schon eingestiegen bist.


Philosophie? Nein, ich neige eher zur Vereinfachung komplexer Sachverhalte, das ist alles. Eine mathematische Formel ist schön, leider jedoch nicht so "klassisch verständlich", eben nur auf rein mathematischer Ebene. Ich will jedoch, dass ich mir die Dinge auch vorstellen kann, was da passiert und warum es passiert, nicht nur Formeln betrachten.

Z.B. Wie schnell fällt ein Apfel vom Baum? Berechne wie hoch die Bahn eines geostationären Satelliten sein muss. Stelle die Gleichung einer Wurfparabel auf. Schieße auf einem atmosphärenlosen Planeten mit der Masse der Erde eine Kugel 10 km in die Höhe. Wie groß muss die Abschussgeschwindigkeit sein? Leite die Keplerschen Gesetze analytisch ab.


Warum sollte ich das machen? Diese Formeln gibts doch schon, millionenfach auf ihre Richtigkeit überprüft. Warum das Rad nochmal erfinden? Ich bin ja kein Physiker, der das Studium dieser Formeln für sein Fortkommen und seine Studien unbedingt braucht.

Das schult das physikalische Denken und aus solcher Schulung erwächst schließlich und endlich auch physikalische Intuition, die , wie ich glaube, gerade Einstein in außerordentlichem Maße hatte.


Ich bezweifle doch sehr stark, dass aus mir ein zweiter Einstein werden würde, wenn ich ein paar Formeln anwenden könnte. Das ist seit Hundert Jahren auch niemand anderem gelungen, vielleicht mit Ausnahme von Stephen Hawking.

Im vorliegenden Thread wurde, es kann dir gar nicht entgangen sein, ein interessantes, allgemeines Phänomen der Physik gestreift, dessen Verständnis in der Tiefe gar nicht so leicht fällt. Es scheint nämlich, das bei Prozessen, bei denen eine Bindungsenergie frei wird, auch ein "Massendefekt" auftritt. Siehe Kernfusion und siehe die in der Massendimension ganz andere Fusion zweier schwarzen Löcher.


Warum unterstellst du mir indirekt, ich wüsste nicht, um was es hier geht?

Allerdings bezweifle ich doch sehr stark, dass die Art der Energiefreisetzung/Umwandlung einer Fusionsbombe bzw. der daraus folgende Massendefekt gleich wäre mit dem Phänomen, das man neuerdings beim Messen der Gravitationswellen von verschmelzenden SL beobachtet.

Was nicht heißen soll, dass es nicht doch genau so sein kann. Wie mir bekannt ist, weiß man da zur Zeit nicht viel Näheres.

Warum sage ich das? Nicht um Dich, Udogigahetz, zu belehren.


Freudsche Fehlleistung?

Was hast du gegen mich?

PS "Udogigahetz" war ein Tippfehler. Ich bitte diesen zu entschuldigen.


Glaub ich dir nicht, warum korrigierst du diesen "Tippfehler" denn nicht einfach? Oder weißt du nicht, wie das geht? Findest du dafür grad keine geeignete Formel?


Grüße
Udo

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Gravitationswellen die zweite 23 Jun 2016 14:26 #6884

Lieber Valentin,
Ich glaube, das ist weitgehend richtig, deine Zusammenfassung. Ob es ein Theoretiker nun ganz exakt auch so ausdrückt, weiß ich nicht. Auf jeden Fall waren die beiden Schwarzen Löcher in ihrem Ausgangszustand sehr " potent". Sie konnten große kinetische Energie aus ihrem Gravitationsfeld aufnehmen, Gravitationswellen abstrahlen und vielleicht noch einige Energie in den Spin des fusionierten Schwarzen Loches investieren. Deswegen weiß ich nicht genau, ob man ihre Ausgangsmassen, die in der Veröffentlichung angegeben hat "Ruhemasse" nennen darf. Ihre jeweilige Gesamtenergie war eben so groß, dass die angegebene Massen über m= E/c^2 herauskamen.
Als ich vor vielen Jahren Physik studiert habe, war in meinem Zyklus der theoretischen Physik die Relatvitätstheorie nicht eingeschlossen. Ich versuche, mir jetzt mühsam eine gewisse Tiefe zu erarbeiten.

So gilt wohl auch der Satz "die Masse hängt von der jeweiligen Gesamtenergie ab".

Aber es ist wohl so, wie ich es beschrieben habe, dass wenn immer Bindungsenergie bei einer "Vereinigung" abgegeben wird (egal aus welchem Potential sie stammt) das Endprodukt "leichter" ist, als die Ausgangsteile.

Ich sehe, wie du auch versuchst, tiefer einzusteigen. Man möchte halt "den springenden Punkt" genau verstehen. Ich finde, wir sind beide im gemeinsamen Gespräch weitergekommen. Dem Forum sei Dank!
Beste Grüße Denobio

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Gravitationswellen die zweite 23 Jun 2016 21:41 #6886

LieberKiffer schrieb: Ich rekapituliere, wie ich die Beiträge in diesem Forum verstanden habe. Ich bleibe als Beispiel bei dem Ereignis GW150914: 29 M⊙ + 36 M⊙ = 65 M⊙, davon 3,0 M⊙ +0,5 M⊙/-0,5 M⊙ in Gravitationswellenenergie zerstrahlt. Sonstige Fehlerbalken ignoriere ich in diesem Beispiel, es geht mir um das prinzipielle Verständnis.

Meine Annahme, dass es sich bei den 29 M⊙ und 36 M⊙ = 65 M⊙ um die tatsächlichen Ruhemassen der beiden SL bzw. der Gesamtmasse handelt ist FALSCH. Es sind vielmehr die Werte der SL incl. deren potentieller kinetischer Energie + kinetischer Energie. Diese entspricht den 3 M⊙. Die SL selbst haben vermutlich in etwa 27,5 M⊙ und 34,5 M⊙ Ruhemasse. Bei der Verschmelzung der beiden SL wird also lediglich diese kinetische Energie in Form von Gravitationswellenenergie abgestrahlt, welche eine äquivalente Masse von 3 M⊙ darstellt (e = mc²). Von den Ruhemassen der SL wird NICHTS in Gravitationswellenenergie umgewandelt und sie bleibt daher auch nach der Verschmelzung bei 62 M⊙. Deshalb ist die Gesamtmasse des Systems vor der Verschmelzung auch größer als nach der Verschmelzung, da die Massen der SL sich nicht ändern sondern lediglich „Bindungsenergie“ verloren geht.


Die kinetische Energie muss weit höher gewesen sein als die 3 M⊙, da sicher nur ein kleiner Teil der kinetischen Energie in Gravitationswellen umgesetzt wurde. Schätzen wir die Geschwindigkeit auf c/2 (Wert bei der kleineren zwiteren SL-Verschmelzung) und nehmen für ein SL 30 M⊙ an, dann komme ich auf Ekin = 4,6 M⊙. Dies ergäbe für beide SLs zusammen knapp 10 M⊙ kinetische Energie. Und das ist die Energie, die nicht durch Gravitationswellen verloren gegangen ist.

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.

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