Messier 87: Galaxie schleudert Sternhaufen ins All

Einzelne Sterne, die mit hoher Geschwindigkeit aus ihrer Galaxie geschleudert werden, kennen Astronomen schon länger. Im Umfeld der elliptischen Riesengalaxie Messier 87 haben sie aber nun einen ganzen Sternhaufen aufgespürt, der sich mit hoher Geschwindigkeit aus dem System entfernt. Verantwortlich dafür könnten zwei gewaltige Schwarze Löcher sein. (6. Mai 2014)

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>3Mio Km/h ~ 833km/s
Wie konnte der Kugelsternhaufen die zerreißenden Gezeitenkräfte beim Swing by überstehen?
(Ist er genau zwischen den 2 BHs (black holes) durch? Oder ist er zwischen einem großen & einem kleineren BH durch & mit dem kleineren BH beschleunigt worden?
Ich weiß ja, dass bei einem supermassiven BH die zerreißenden Gezeitenkräfte verhältnismäßig kleiner sind als bei einem BH von z.B. 1 Sonnenmasse, weil da die Gravitation von einem kleineren Bereich (Ø~3km) aus zieht, aber vorstellen kann ich mir dass nicht, wie der Kugelsternhaufenkern dass überstehen konnte.)

yetiholz schrieb:

vorstellen kann ich mir dass nicht, wie der Kugelsternhaufenkern dass überstehen konnte.)

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Dazu bedarf es nur drei Eigenschaften:
1.) Genaues Lesen des Artikels (Was hat überstanden?)
2.) Kenntnis über das Mehrkörperproblem
3.) Kenntnis über die Stärke der Gravitation

Viel Spaß bei deiner Weiterbildung

yetiholz schrieb:

>3Mio Km/h ~ 833km/s
Wie konnte der Kugelsternhaufen die zerreißenden Gezeitenkräfte beim Swing by überstehen?

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Hallo yetiholz,

auch ohne das jetzt alles haarklein nachzurechnen ist Dir sicherlich bekannt, dass Kugelsternhaufen ausserordentlich stabile Gebilde sind und zu den ältesten Gebilden im Universum gehören. Ihre "Lebenserwartung" ist also höher als das Hubble-Alter. Selbst beim Merger zweier Galaxien bleiben sie weitgehend erhalten. Man hofft ja deswegen in der Zukunft, aus dem genaueren Studium der Kugelsternhaufen z.B. der Milchstrasse weitere Rückschlüsse aus ihrer Vergangenheit und den damaligen Galaxien, ehe sie sich verschmolzen haben bzw. von der Hauptgalaxie übernommen wurden, zu gewinnen.

Natürlich kann es dabei vorkommen, dass die Sterne in den Aussenbereichen weggeschleudert werden, aber die Sterne im "Kern" der Kugelsternhaufen - oder genauer: genügend nahe am Zentrum der Kugelsternhaufen - verfügen über genügend Anziehungskraft untereinander, dass sie beisammen bleiben können und auch zusammenbleiben.


Freundliche Grüsse, Ralf

Vielen Dank für Eure Antworten, ich freu mich riesig!
(ich bin nur Laie und verstehe halt nicht alles)

@FrankSpecht
1. "Kern" steht auch im Artikel (habs nochmal gelesen)
2. am Mehrkörperproblem haben sich schon Gauss & Euler versucht, Lagrange hat es dann vereinfacht:
(wenn die Masse des vorbeifliegenden <1/25 ist, spielt es für das System keine große Rolle)
(schwerste BH: 17Mrd Sonnenmassen / Kugelsternhaufen 100Mio Sonnenmassen 1/170 < 1/25)
3. Stärke der Gravitation: die Beschleunigung auf die Singularität im BH (black hole) ist größer als die Lichtgeschwindigkeit (g>c ab dem Ereignishorizont)
Ich wollte nur mein Erstaunen zum Ausdruck bringen, als ich schrieb, ich kann es mir nicht vorstellen.
(Ich kann mir diese astronomischen Ereignisse nicht wirklich komplett in meinen Gedanken vorstellen.)
(Aber ich bin immer sehr davon beeindruckt und fasziniert.)

@Ralf
dass wusste ich nicht, dass Kugelsternhaufen sehr stabil sind. (nur dass im Inneren die Sterne so dicht verteilt sind, wie Planeten im Sonnensystem)

vielen Dank, jetzt hab ich etwas dazugelernt

@FrankSpecht
ich versuche mich weiterzubilden. (interessant ist dass auf jeden Fall)

zu 3. im Abstand von 2-3 Radien vom BH ist die Risiko-Zone, wo keine stabilen Or-bits für Materie möglich sind und Objekte entweder in das BH fallen oder für immer weggeschleudert werden. Die Gravitation nimmt im ² zum Abstand ab und ich nehme der Einfachheit halber 3r. Bei 1r ist g=c. Bei 0*r ist g=∞ vermute ich.
Bei 17Mrd. Sonnenmassen wäre r=51Mrd km (~47Lichth)
Und bei 3r wäre g=33.333km/s²

Die Fallbeschleunigung auf unserer Sonne ist ~274m/s². (die Sterne im Kugelsternhaufen sind sicher etwas kleiner & älter)
Für den mittleren Abstand der Sterne im Kugelsternhaufenkern nehme ich einfach so 1Lichth.
(http://www.spektrum.de/lexikon/physik/kugelsternhaufen/8618 danach wären es ~3,8Lichth)
Als Masse für den Kugelsternhaufenkern bilde ich mir 100.000 Sonnenmassen ein. (einfach so)
Damit komme ich auf einen Radius von ~29Lichth für den Kugelsternhaufenkern.
Damit brauche ich dann nur noch den inneren gravitativen Zusammenhalt (inklusive dunkler Materie) berechnen und mit den Gezeitenkräften des BH vergleichen.

Die Gezeitenkräfte des BH müssten sich aus dem Gravitationskraftunterschied zwischen der zugewandten Seite des Kugelsternhaufens und der abgewandten Seite des Kugelsternhaufens ergeben.

weiter bin ich noch nicht ...

33.333km/s² da hab ich mich total verrechnet glaube ich (auch wenn ich meine Berechnung zu stark vereinfachte)

bei den Gezeitenkräften des BH meine ich den Gravitationskraftunterschied zwischen der zugewandten Seite des Kugelsternhaufenkerns und der abgewandten Seite des Kugelsternhaufenkerns

yetiholz schrieb:

Damit brauche ich dann nur noch den inneren gravitativen Zusammenhalt (inklusive dunkler Materie) berechnen und mit den Gezeitenkräften des BH vergleichen.

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Und dafür hast Du ein konsistentes Bild?

Moin,

yetiholz schrieb:

ich versuche mich weiterzubilden. (interessant ist dass auf jeden Fall)

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Ich bemerke es und bin einigermaßen beeindruckt. Das ist viel mehr, als ich erwartet hatte

@Nathan5111
"konsistentes Bild?" nein, hab ich leider nicht
(dass ist schwierig, ein Bild von dunkler Materie, wo die mit Licht nicht wechselwürgt, außer den Raum verbiegt)
Ich stelle mir dass bei einem Kugelsternhaufen einfach so vor, dass die dazugehörige dunkle Materie sphärisch symmetrisch um seinen Mittelpunkt verteilt ist.
Und für den Zusammenhalt im Kugelsternhaufenkern nehme ich einfach die Masse seiner Sterne für die Gravitation und für die Abnahme der Gravitation mit dem Abstand vom Mittelpunkt im ² nehme ich einfach den halben Radius vom Kugelsternhaufenkern.
Aber so weit bin ich noch lange nicht,
weil ich nicht die Masse der dunklen Materie im Kugelsternhaufenkern kenne,
weil ich ihre Konzentration zur Mitte zu nicht kenne, (und ob sie zur Mitte zu überhaupt konzentrierter ist)
weil ich nicht den Ø vom Kugelsternhaufenkern kenne,
weil ...
(ich bin noch nicht bereit dafür)
(kleiner Scherz am Rande; wie soll man auf das Unerwartete vorbereitet sein)

yetiholz schrieb:

Und für den Zusammenhalt im Kugelsternhaufenkern nehme ich einfach die Masse seiner Sterne für die Gravitation und für die Abnahme der Gravitation mit dem Abstand vom Mittelpunkt im ² nehme ich einfach den halben Radius vom Kugelsternhaufenkern.

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... weil ja auch im Mittelpunkt der Erde die Gravitation am Höchsten ist.

Nathan5111 schrieb:

... weil ja auch im Mittelpunkt der Erde die Gravitation am Höchsten ist.

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Hallo yetiholz,

ich hoffe Du erkennst, dass dieser Satz ironisch gemeint ist? Ich persönlich kennzeichne Witze oder Sarkasmus mittlerweile grundsätzlich, um die zugehörigen Mißverständnisse grundsätzlich zu vermeiden.

Bernhard schrieb:

Ich persönlich kennzeichne Witze oder Sarkasmus mittlerweile grundsätzlich, um die zugehörigen Mißverständnisse grundsätzlich zu vermeiden.

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Im Gegensatz zu Dir halte ich die Angesprochenen (und das Umfeld) für intelligent genug, das selbst zu merken.

Nathan5111 schrieb:

Im Gegensatz zu Dir

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Hallo Nathan,

Ich dachte eigentlich, dass es hier im Forum die ungeschriebene Nutzungsbedingung gibt, dass man lieber sachlich argumentieren sollte, als über Personen zu diskutieren. Sollte sich das ändern, werde ich meine Aktivitäten hier wohl noch weiter reduzieren.
MfG

@Bernhard, @Nathan5111
Hallo, schön dass ihr noch dabei seid, auch wenn ich längere Zeit nicht reinschaute.
Für mich sind die wichtig, weil ich meist nicht erkenne, was gemeint ist.
Ich glaube im Mittelpunkt der Masse müssten sich die Gravitationskraftrichtungen gegenseitig alle aufheben, obwohl da die Kraft am stärksten sein müsste.

Für meinen zu stark vereinfachten Vergleich der Gravitationskraft eines BH (im Abstand 3r von der Singularität des BH) und der Gravitationskraft im Kugelsternhaufenkern suchte ich einfach im Internet, ob da Zahlenangaben mit m/s² für die jeweiligen Gravitationskräfte zu finden sind.
Ich fand zwar auch 2 recht gute Artikel dazu, da ich leider nur ein totaler Laie bin und auch da nur Formeln ohne Maßeinheiten sind brauche ich dafür wohl noch ein paar Jahre.
(Irgendwie muss noch die "Gravitationskonstante" (und die Masse) in den Zusammenhang rein, dass die Gravitation im ² zum Abstand abnimmt damit ich mich nicht wieder so verrechne.)

(hier die 2 Artikel, falls es jemand interessiert
xxx.tau.ac.il/pdf/1212.2640
"... around black holes in modified strong gravity"
arxiv.org/pdf/astro-ph/0105358
"globular clusters ... the gravitational stochastic force"

(ich meinte eigentlich:
Vergleich der Gravitationskraftdifferenz eines BH (im Abstand 3r von der Singularität des BH) zwischen der zugewandten Seite und der abgewandten Seite des Kugelsternhaufenkerns und der Gravitationskraft im Kugelsternhaufenkern)

Hallo yetiholz,

yetiholz schrieb:

Bei 1r ist g=c.

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c ist die Lichtgeschwindigkeit und g steht normalerweise für die Fallbeschleunigung. Beides kann nicht gleich sein, schon wegen der physikalischen Einheiten. Du meinst vermutlich, dass die Fluchtgeschwindigkeit bei 1r gleich der Lichtgeschwindigkeit ist.

Bei 0*r ist g=∞ vermute ich.

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Das kann man mal so stehen lassen.

Um insgesamt weiter zu kommen, empfehle ich mal einen kleinen "Ausflug" in die newtonsche Gravitationstheorie. Du kennst vermutlich das newtonsche Gravitationsgesetz: F = G * M * m / r².

M sei dabei die Masse eines Sternes, eines Schwarzen Loches oder einer anderen großen Masse.
m sei die Masse eines kleinen Testkörpers in der Nähe der großen Masse.
Ferner gilt F = m * a.
Der kleine Körper wird also von der großen Masse beschleunigt.

Versuche jetzt mal auszurechnen, wie stark ein Testkörper auf der Erdoberfläche beschleunigt wird.

Nathan5111 schrieb:

Im Gegensatz zu Dir halte ich die Angesprochenen (und das Umfeld) für intelligent genug, das selbst zu merken.

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Hallo Nathan,

ich habe den Witz auch nicht als solchen erkannt und schon angefangen, herumzurätseln, was Du gemeint haben könntest.


Freundliche Grüsse, Ralf

@Bernhard
ja, hast völlig recht, ich meinte den Betrag von c und g.
Davon hab ich mal gehört, dass Newton ein Apfel auf den Kopf gefallen ist.
Vielen Dank für die Formeln.
Dass ist eine super Idee; probier ich gleich aus.

Es funktioniert:
für die Erdoberfläche (am Äquator) errechnete ich in dem Fallbeispiel die Fallbeschleunigung: a=g=9,8005559033165545033147202244721m/s².
(Das ist zwar nicht ganz 9,81m/s² oder wie bei wiki 9,80665m/s²,
aber mir reicht es auf eine Kommastelle genau.)