Schwarze Löcher und Dunkle Materie

Sucher42

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Hallo,

Ich hätte hier mal eine Fragestellung. Vielleicht wurde diese hier im Forum noch nicht behandelt. Wenn doch, Bitte ich hiermit um Rückmeldung, wo.
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"Fressen" schwarze Löcher auch Dunkle Materie ?

Da Dunkle Materie auch der Gravitation unterworfen ist, wohl ja. Und da es wohl viel mehr Masse an Dunkler Materie als sichtbare Materie im Universum gibt, müsste so ein Schwarzes Loch wie im Zentrum unserer Milchstrasse auch viel mehr dunkle als sichtbare Materie "fressen". Nun wird das "Fressen" sichtbarer Materie bei den Schwarzen Löchern von sehr starken Strahlungsausbrüchen begleitet. Patrikel-Strahlung wie auch elektromagnetische Strahlung, inclusive Röntgen- oder Gammastrahlung.
Und wie wäre das wohl bei dunkler Marterie ? Die Partikel, die beim "Verschlucken" Dunkler Materie auftreten, dürften so interessant wie schwer nachweisbar sein.
Bleibt die Ausstrahling im elektromagnetischen Bereich übrig. Bei einem Sturz ins Schwarze Loch ergeht es der dunklen Materie vermutlich genau so wie der sichtbaren: Sie wird u.a. sehr heiss. Und wenn schon die Dunkle Materie als dunkle Materie selber nichts abstrahlt, könnte doch ein Teil der Wärmeenergie durch Gravitaionswirkungen auf Partikel sichtbarer Materie übertragen werden.
Also müsste beispielsweise bei einer Staubwolke, die gemeinsam mit einem erheblichen Anteil an Dunkler Materie in ein Schwarzes Loch stürzt, mehr elektromagnetische Strahlung auftreten als anhand der bekannten sichtbaren Materie theoretisch zu erwarten ist.

Wurde sowas schon mal real beobachtet ? Wenn ja. wäre das wohl ein deutlicher Hinweis darauf, dass es tatsächlich Dunkle Materie gibt.


Grüsse an die Runde.
 
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MGZ

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Meiner Meinung nach sollte das so nicht funktionieren, weil durch die Gravitationswirkung zu wenig Energie übertragen wird. Es ist auch unklar, wie stark die DM verklumpen kann dh. welche Dichte sie haben sollte wenn sie ins SL fällt, und davon hängt letztlich alles ab. Meiner Kenntnis zufolge gibt es nur wenig Wissen darüber wie DM und SL's in der Realität wechselwirken und ob man da was beobachten kann. Möglicherweise muss man halt schauen ob das SL wächst ohne dass sichtbare Materie hineinfällt.
 

TomS

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"Fressen" schwarze Löcher auch Dunkle Materie ?
Wenn die Hypothese bzgl. der Existenz von DM zutrifft, dann ja.

Und da es wohl viel mehr Masse an Dunkler Materie als sichtbare Materie im Universum gibt, müsste so ein Schwarzes Loch wie im Zentrum unserer Milchstrasse auch viel mehr dunkle als sichtbare Materie "fressen".
Ein wesentlicher Unterschied zwischen normaler und dunkler Materie ist, dass letztere weniger stark klumpt und daher homogener verteilt ist. In den äußeren Bereichen der Galaxien sollte demnach DM deutlich überwiegen. Im Zentrum ist die Dichte der DM aus den Messungen nur sehr schwer zu bestimmen, und es gibt m.W.n. keinen überzeugendem Grund anzunehmen, dass auch hier die DM überwiegt. Die theoretischen Modelle zeigen hier starke Abweichungen bzgl. der Dichte der DM.

Und wie wäre das wohl bei dunkler Marterie ? Die Partikel, die beim "Verschlucken" Dunkler Materie auftreten, dürften so interessant wie schwer nachweisbar sein.
Es kann kaum derartige Teilchen geben. Nach der gängigen Hypothese der "kalten DM" besteht diese aus stabilen, sehr schwach wechselwirkenden Teilchen. Da die Teilchen stabil sind und kaum mit gewöhnlicher Materie wechselwirken, können auch kaum andere Teilchen produziert werden.

Ich gebe dir jedoch recht, dass derartige Prozesse zwar unterdrückt, jedoch nicht unmöglich wären.

Bleibt die Ausstrahling im elektromagnetischen Bereich übrig. Bei einem Sturz ins Schwarze Loch ergeht es der dunklen Materie vermutlich genau so wie der sichtbaren: Sie wird u.a. sehr heiss. Und wenn schon die Dunkle Materie als dunkle Materie selber nichts abstrahlt, könnte doch ein Teil der Wärmeenergie durch Gravitaionswirkungen auf Partikel sichtbarer Materie übertragen werden.
Die Gravitationswechselwirkung ist um viele Größenordnungen zu schwach, als dass derartige Prozesse relevant sein könnten.

Also müsste beispielsweise bei einer Staubwolke, die gemeinsam mit einem erheblichen Anteil an Dunkler Materie in ein Schwarzes Loch stürzt, mehr elektromagnetische Strahlung auftreten als anhand der bekannten sichtbaren Materie theoretisch zu erwarten ist.
Aus dem o.g. Grund m.M.n. nein.
 

TomS

Registriertes Mitglied
Möglicherweise muss man halt schauen ob das SL wächst ohne dass sichtbare Materie hineinfällt.
Das wäre ein interessanter Aspekt.

Allerdings ist die Messung der Masse des SLs nur sehr indirekt möglich, üblicherweise über Rotationskurven von nahen Sternen. Eine Zunahme der Masse würde eine Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit bewirken. Da die Massenzunahme im Vergleich zur Gesamtmasse jedoch winzig ist, wird dieser Nachweis m.E. scheitern.
 

Dgoe

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Hey,

das erinnert mich daran eine Frage zu wiederholen, worauf ich keine Antwort bekam. Passt so gut rein gerade.

Warum direkt schwarze Löcher, warum nicht einen gewöhnlichen Stern.

Als solcher von der dunklen Materie sicher nicht weit entfernt, wenn nicht sogar mittendrin.

Einen Stern kennt man besonders gut, genau, unsere Sonne. Im Sonnensystem läuft aber rechnerisch alles ohne unsichtbare gravitativ beinflussende Extramassen ab. Homogen verteilt? Nicht da?


Hieß es oben nicht, dass Schwerkraftzentren, wie SLs, dunkle Masse anziehen? Stern ist auch sowas....

Lösungsmöglichkeit: In der Sonne, jedem Planet und kleinstem Objekt hat sich proportional auch dunkle Materie versammelt, dann passt es wieder. Komisch nur, dass man die Dichte auf der Erde so gut bestimmen von allen möglichen Materialien. Wenn da schon DM dabei ist, wieso rechnet sich die Umdrehung der äußeren Milchstraße nicht? Wo ist die denn dabei und wo nicht?

Ich würde sagen, da stimmt was unstimmig gar nicht und das gewaltig, ganz gewaltig nicht.

Gruß,
Dgoe
 

Alex74

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Du übersiehst einen Unterschied:
Aus Planeten und Sternen kann DM wieder raus. Aus Schwarzen Löchern nicht.

Und ich nehme an dass die Geschwindigkeit der DM-Teilchen hoch genug ist dass diese nicht in diesen Körpern bleiben sondern einfach hyperbolisch durchfliegen und sich auf nimmerwiedersehen verabschieden.
Es wird schon nen Grund haben wieso sich DM vor allem in Galaxienhalos herumtreibt.
 

Bernhard

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Und ich nehme an dass die Geschwindigkeit der DM-Teilchen hoch genug ist dass diese nicht in diesen Körpern bleiben sondern einfach hyperbolisch durchfliegen und sich auf nimmerwiedersehen verabschieden.
Das gilt wegen der Energieerhaltung für alle möglichen Geschwindigkeiten. Solange die hypothetischen Teilchen der DM nicht mit dem Stern wechselwirken und eine nichtverschwindende Ruhemasse haben, sind sie im Stern etwas schneller, fliegen durch den Stern durch und werden dann wieder auf die ursprüngliche Geschwindigkeit abgebremst. Was sich dabei dann ändert ist in den allermeisten Fällen nur die Richtung.
 

pane

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Falls ich richtig gerechnet habe, und die Angaben der Wikipedia stimmen, dass die Gesamtmasse der dunklen Materie unserer Heimatgalaxie 1Billion Sonnenmassen beträgt. Wenn ich weiterhin annehme, dass diese Masse gleichmässig auf das gesamte galaktische Halo von ca. 50 kpc verteilt ist, dann fällt für das ganze Gebiet innerhalb der Erdbahn nur ca. 1,8*10^9kg ab, das ist so gut wie nichts und macht sich sicherlich nicht bemerkbar.

Mit freundlichen Grüssen
pane
 

TomS

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Falls ich richtig gerechnet habe, und die Angaben der Wikipedia stimmen, dass die Gesamtmasse der dunklen Materie unserer Heimatgalaxie 1Billion Sonnenmassen beträgt. Wenn ich weiterhin annehme, dass diese Masse gleichmässig auf das gesamte galaktische Halo von ca. 50 kpc verteilt ist, dann fällt für das ganze Gebiet innerhalb der Erdbahn nur ca. 1,8*10^9kg ab, das ist so gut wie nichts und macht sich sicherlich nicht bemerkbar.
Ich kann die Zahlen zwar nicht bestätigen, aber das Argument ist im wesentlichen so korrekt.
 

Dgoe

Gesperrt
Ich kann die Zahlen zwar nicht bestätigen, aber das Argument ist im wesentlichen so korrekt.

Asooo! ? ! :confused:

Thx auch @Alex: Woher kommt denn die Geschwindigkeit dann?


Und ich erinnere mich mittlerweile sehr wohl doch schon Antworten bekommen gehabt zu haben - nur ist es wohl nicht haften geblieben. Vielleicht weil nicht wirklich verstanden. War es so, dass die DM sich nicht verdichten lässt? Ich weiß nicht mehr genau, sorry.

Zum Beispiel: DM wirkt doch gravitativ, wechselwirkt gravitativ. Wenn schon nichts anderweitig, so dann doch wenigsten dieses. Nur in kleineren Maßstäben, wie ein Sternsystem oder auch nur einer Staubflocke: nix. Rechnet sich ohne.

Im "kleineren" Maßstab (als Galaxien und -haufen) wechselwirkt sie einfach überhaupt nicht - null, oder wie oben submarginal bestenfalls, hm.

Nur warum nicht, entweder sie wechselwirkt gravitativ und dies nicht nur oberflächlich, oder nicht.

Wenn sie sich nicht zusammenziehen lässt, dann muss doch eine Kraft bzw. Eigenschaft, letztlich eine Kraft der gravitativen Wechselwirkung entgegenwirken wiederum, bis zu einem bestimmten Level.
Zur Erinnerung: Gravitation verursacht Konzentrationen.

Gruß,
Dgoe
 
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zabki

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ich versuch's mal nach meinem Verständnis darzustellen - bitte ggf. korrigieren!

"Gravitation verursacht Konzentrationen"

jein.

Stellen wir uns eine Gaskugel aus purer DM vor, der Einfachheit halber mit Temperatur = 0 K°.

Zum Zeitpunkt T0 beginnen die Teilchen, beschleunigt in Richtung Mittelpunkt der Kugel zu fallen. Jedes Teilchen bewegt sich aber, sobald es im Mittelpunkt angekommen ist, mit gleicher und dann abgebremster Geschwindigkeit einfach weiter, solange bis es die Ausgangsentfernung quasi gegenüberliegend wieder erreicht hat, und dort die Geschwindigkeit 0 hat. Dann dasselbe in umgekehrter Richtung. Es schwingt also im Endeffekt um den Mittelpunkt hin und her. Man stellt sich ja gern auch vor, wie es wäre, wenn die Erde ein luftleeres Loch hätte bis zum Antipoden, und da ein Stein durchfallen würde. Da würde das auch passieren. Bei der DM-Gaskugel könnten nun alle Teilchen das so machen, denn da sie außer gravitativ nicht wechselwirken, stoßen Sie im Mittelpunkt auch nicht zusammen oder bappen sonst irgendwie zusammen.

... außer die Konzentration ist im Mittelpunkt zu irgendeinem Zeitpunkt so hoch, daß ein Schwarzes Loch entsteht, dann würde die ganze Gaskugel schließlich zum SL zusammengefallen sein.

wie gesagt, so hab ichs verstanden, ohne Gewähr natürlich.
 
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Dgoe

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Hallo zabki,

Danke. Ich hab' dabei jedoch Schwierigkeiten mir das vorzustellen von der Dynamik her.
Also, das Ganze zieht sich zusammen, fliegt aber durch sich selbst hindurch und pulsiert dann pendelmäßig?

Am Anfang ist jedoch Richtung Zentrum weniger Schwerkraft, als zu einem Zeitpunkt, wo sich die DM gerade im Mittelpunkt kreuzt. Die Abbremsung (auch Beschleunigung genannt) ist dann also höher, als zuvor die Anziehung.

Mit der Zeit würde ich also ohne weitere 'Spielregeln' irgendwann einen Punkt in der Mitte erwarten, wo alles konzentriert ist.

Gruß,
Dgoe
 

zabki

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"fliegt durch sich selbst hindurch" - ja, so würde ich mir das vorstellen.

Allerdings ist "pendelmäßig pulsieren" vielleicht irreführend, als die Teilchen je nach Anfangsentfernung vom Mittelpunkt mit verschiedenen Frequenzen pendeln. Es sollten allerdings bei einer endlichen Anzshl von Teilchen immer wieder mal wieder so ziemlich alle im Mittelpunkt konzentriert sein.

Keine Ahnung, wie sich die Gravitation für ein einzelnes Teilchen dabei ändert, vielleicht modifiziert das die Frequenzen - aber woher sollte die Asymmetrie im Großen und Ganzen kommen (außer SL)?

ich glaub, dafür braucht's schon fachkundige Hilfe.
 
Zuletzt bearbeitet:

Dgoe

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Hallo zabki,

ich meine das so: Für einen Punkt am Rand der Kugel ist die Gravitation wie üblich, gleichgroß wie die einer Punktmasse im Mittelpunkt, die gesammte Masse dort.

Für das Innere gilt aber das Schalentheorem, d.h. auf halber Strecke ist die Anziehung nur noch so groß, wie die einer Kugel vom halben Radius bzw. von viel weniger Masse (8-fach glaube ich) - ob als Punktmasse im Mittelpunkt betrachtet wieder egal.

D.h. wenn die ganze Masse sich einmal mehr oder weniger im Mittelpunkt befindet, dann wird auch das Teilchen, welches zuvor auf halber Strecke lag, von viel mehr Masse zurückgehalten, als zuvor angezogen.

Das meinte ich mit der stärkeren Abbremsung.

Gruß,
Dgoe
 

zabki

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daß irgendwie eine Art "Energieaustausch" zwischen den Teilchen stattindet, kann ich mir auch vorstellen. Aber die Auswirkungen im Endeffekt, wie mögen die aussehen??
 

pane

Registriertes Mitglied
Um eine Kugel bewegt sich ein gravitatativ gebundenes Teilchen in Ellipsen. Das hin und her von dem Ihr gesprochen habt ist nur ein Sonderfall der Ellipse. Wenn ein Teilchen sich innerhalb der Kugel befindet, so verhält es sich so, als wäre die ganze Kugel innerhalb der Position des Teilchen in einem Punkt konzentriert, und alles außerhalb nicht vorhanden. Allerdings gilt das nur, wenn alles streng kugelsymetrisch ist.

Wäre interessant zu berechnen, wie sich ein Teilchen innerhalb einer gleichmässig dichten Kugel verhält.

Mit freundlichen Grüssen
pane
 

zabki

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Wenn ein Teilchen sich innerhalb der Kugel befindet, so verhält es sich so, als wäre die ganze Kugel innerhalb der Position des Teilchen in einem Punkt konzentriert, und alles außerhalb nicht vorhanden.
... und in unserem Fall ist ja nicht nur das eine Teilchen selbst, sondern alle Teilchen, aus denen die Kugel besteht, in freiem Fall begriffen.
 

pane

Registriertes Mitglied
schon klar. Aber man muss schon ein paar vereinfachte Annahmen machen, um überhaupt eine Chance zu haben es zu berechnen. Zum Beispiel, dass eine Kugelsymetrie vorliegt, was in Realität wohl kaum der Fall sein dürfte.

Mit freundlichen Grüssen
pane
 

Dgoe

Gesperrt
Als Voraussetzung sollten die Teilchen eine bestimmte Größe haben. Denn wenn nicht, als mathematische Punkte, stürzt die Kugel in sich zusammen, bis ins Unendliche, während alle inneren Relativabstände gleich bleiben, stelle ich mir vor. Also die Kugel wird immer kleiner und kleiner, bis die Simulation abbricht.

Bei einer definierten Größe der Teilchen überlagern sie sich alle einmal im Mittelpunkt. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Teilchen an einer Stelle, d.h. die ganze Masse der Kugel, also auch die der äußeren Schalen. Aber nur kurz, ob das etwas ausmacht?

Dann driften die Teilchen punktsymmetrisch gegenüberliegenden wieder auseinander. Die der äußersten Schale erreichen ihre Höhe wieder, bei dem Rest bin ich skeptisch. Denn im Mittelpunkt hatte die Masse der äußeren Schale ja kurz einen Einfluss, den es zuvor nicht hatte.

So far.

Gruß,
Dgoe
 
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