Ontstaan zwart gat

descheleschilder

Hoe ontstaat een zwart gat? Is het vanuit een kleine massa die steeds, mits er genoeg aanwezig, meer massa tot zich neemt, en op die manier een massa bereikt dat de massa ineenstort tot binnen de bij de massa behorende Schwarzschildstraal? Dat lijkt mij niet, aangezien als het op die manier zou gebeuren de tijd steeds langzamer gaat verlopen naarmate de materie waaruit de massa bestaat de Schwarzschildstraal nadert en het op die manier oneindig veel tijd kost voor de massa (ook al is het een massa die 100 maal de massa van de Zon bedraagt) om zich tot een zwart gat te ontwikkelen. Dus moeten er andere wegen naar een zwart gat leiden.
Is het niet zo dat een zwart gat slechts kan ontstaan na een supernova. Daar een overblijfsel van is, als de ster waaruit de supernova ontstaat voldoende massa heeft. Hoewel je jezelf dan weer kan afvragen hoe de materie die een zwart achter zich laat aan dat zwarte gat kan ontsnappen.
Ik las in een Nrc-artikel van vorig jaar dat twee naburige neutronensterren na wat om ``elkaar heen dansen`` in elkaar opgaan om een zwart gat te vormen. De grote neemt de kleine tot zich. Maar dan is er ook weer het probleem van de oneindig lange tijd die het in beslag neemt om tot een zwart gat te komen.
Hoe zit dat?

Olof Bosma

Het ontstaan van een zwart gat uit een supernova of door samenvoeging van twee neutronensterren gaat naar astronomische begrippen heel snel.
Weliswaar staat voor een waarnemer op de Schwarzschildstraal de tijd stil, maar niet voor een waarnemer op een flinke afstand.

Michel Uphoff

Balck holes kunnen verschillende oorzaken hebben. Een ervan is dat een zeer zware ster aan het einde van zijn levensduur in de kern alle materie heeft omgezet in ijzer (om de kern zitten diverse schillen waarin andere fusieprocessen optreden naar silicium, zuurstof, neon, koolstof, helium). Om ijzer te fuseren naar een zwaarder element is in tegenstelling tot voorgaande fusies energie nodig. Dat feit zorgt ervoor dat de fusie in de kern na omzetting in ijzer plotseling staakt, de stralingsdruk valt weg en de ster stort in. De enorme hoeveelheid potentiële energie van massa van de ster wordt in een flits omgezet in kinetische energie, die vrijkomt als de massa op de kern knalt. De temperatuur schiet door deze implosie omhoog en zeer kortstondige en gewelddadige fusieprocessen naar de zeldzamer zware elementen treden op. De druk en temperatuur schieten nog meer omhoog en de buitenschil van de ster wordt weggeslingerd (supernova), terwijl de kern wordt samengeperst totdat de straal ervan onder de Schwarzschildradius komt. Het black hole is een feit.

De andere oorzaak is dat een op zich al erg dichte (neutronen) ster door middel van zijn sterke gravitatie materie van een andere ster wegtrekt en geleidelijk zwaarder wordt. Naarmate de massa van de ster door dit kannibaliseren toeneemt wordt de situatie van de ster penibeler want de dichtheid almaar groter. Wordt de massa zo groot dat de Tolman-Oppenheimer-Volkoff limiet (klik) wordt overschreden, dan stort de ster in tot een black hole. Een variant hierop is een black hole als gevolg van de (zeldzamer) plotselinge samensmelting van twee zware sterren.

Jij denkt dat vanwege de tijddilatatie het nimmer tot de vorming van een black hole zou kunnen komen, maar vergeet het waarnemersperspectief:

Uit dit topic:

Twee astronauten bevinden zich vlak boven de waarnemingshorizon van een groot zwart gat. Beiden hebben een zeer krachtige raketaandrijving die hen uit de gevarenzone houdt. Laten we beiden een naam geven: Zwever en Valler. Ze besluiten tot een waarnemingsexperiment en Valler zet zijn raketaandrijving uit..

Zwever blijft versneld, de aandrijving houdt hem uit de kromming van de ruimtetijd en hij ervaart gewicht. Valler volgt gewichtloos en in vrije val de kromming van de ruimtetijd en wordt het black hole in getrokken. Zwever ziet dat het almaar roder wordend horloge van Valler net buiten de waarnemingshorizon stil gaat staan, en nimmer ziet hij Valler de horizon passeren. Er gaat geen bitje informatie die horizon over, alles blijft aanwezig aan het oppervlak, die alle informatie over het black hole bevat. Valler, en alles dat ooit naar het black hole getrokken is, blijft eeuwig aanwezig op de horizon volgens Zwever. Dit is de kern van het holografisch principe.

Valler's ervaring lijkt daar niet op. Het is een groot black hole dus hij wordt niet door de getijdenwerking aan stukken getrokken, hij merkt die hele waarnemingshorizon niet eens op. Hij kan weliswaar nimmer terug naar Zwever zijn raket kan hem niet meer helpen, maar totdat hij in zijn toekomst in het black hole aan zijn einde komt is hij springlevend, en zijn horloge tikte onveranderlijk de seconden weg. Wat Valler betreft is hij beslist geen plak bitjes op, maar levend en wel aanwezig achter de waarnemingshorizon in het black hole.

Zijn er nu twee Valler's? Het lijkt er op, alle informatie lijkt immers zowel op de horizon als in het black hole, dus dubbel aanwezig. Het no cloning theorema verbiedt dit uitdrukkelijk. Het lijkt uitgesloten dat een van de twee waarnemers ongelijk heeft, en de enige zinnige conclusie is dat ze beiden gelijk hebben, maar dat het enorme verschil tussen hun waarnemingen louter een kwestie is van een versneld en onversneld perspectief.

Het is geen onmogelijkheid, wel een paradox. Er is namelijk geen enkele reële positie denkbaar van waaruit zowel Zwever als Valler te observeren zijn. Dat zou een onmogelijk godenperspectief vereisen. Het is of/of, niet en/en. Twee volkomen door ruimtetijd gescheiden realiteiten.

Vanuit het perspectief van de invallende materie is er dus geen enkele belemmering de waarnemingshorizon over te gaan. Wat jij onopgemerkt doet is zo'n godenperspectief innemen en zo probeer je vanuit de ruimtetijd buiten het zwarte gat redenerend, de onmogelijkheid van de overgang van materie naar de ruimtetijd binnen het black hole aan te tonen.

descheleschilder

Waarom zou de tijd op de horizon van een zwart gat niet stilstaan voor een waarnemer op grote afstand? En hoe kan een zwart gat dan ontstaan voor een waarnemer die dicht boven de horizon hangt.
De vraag is juist hoe een zwart gat zich kan vormen als het verloop van de tijd nabij een superzware massa die nog geen zwart gat is naar 0 gaat terwijl onze tijd op Aarde gewoon (ietsie pietsie langzamer dan in de vrije ruimte) gewoon doortikt.
Zouden twee samensmeltende niet gewoon kunnen betekenen dat er zich géén zwart gat vormt maar wél een enorm zware massa zonder, gebeurtenis-horizon, die zich bijna net zo ``laat zien`` als een zwart gat (zwart dus en licht afkomstig vanachter de massa afbuigend, hetgeen de indruk van een zwart gat opwekt)?

Michel Uphoff

Op welk bericht reageer je nu?

Heb je het stuk over valler en zwever gelezen?

Marko

Heb je het stuk over valler en zwever gelezen?

Vast niet.

Olof Bosma

Excuses, ik heb mij verkeerd uitgedrukt. Ik had moeten schrijven:
Weliswaar staat van een waarnemer op de Schwarzschildstraal de tijd stil voor een waarnemer op een flinke afstand, maar niet voor de waarnemer op de Schwarzschildstraal zelf. Michel geeft een heel gedetailleerde beschrijving.

Dat betekent dat bij de vorming van het zwarte gat de tijd niet stopt voor een waarnemer aldaar, en het dus kan plaatsvinden.
En nu begrijp ik vermoedelijk jouw vraag: als voor een verre waarnemer de tijd op de plaats van handelen stopt, hoe kun je dan de vorming van het zwarte gat waarnemen.
Dat zou betekenen dat wanneer je voldoende zou kunnen inzoomen op een zwart gat, je het nog steeds ziet zoals het in de waarnemingshorizon verdween.
Er is natuurlijk ook nooit zo’n waarneming geweest en misschien is het dus ook wel zo. De vorming van het gat wordt echter niet belemmerd en de effecten in de omgeving kunnen we natuurlijk wel waarnemen.

Math-E-Mad-X

Ik weet niet precies hoe het zit, maar ik denk dat het als volgt is:

Stel we kijken van grote afstand naar twee objecten A en B. Object A kan kan (vanuit ons perspectief gezien) nooit binnen de waarnemingshorizon van object B terecht komen, want dat duurt oneindig lang, en vice versa. Echter, als beide objecten maar dicht genoeg bij elkaars waarnemingshorizonnen komen, dan zullen A en B wel binnen de waarnemingshorizon van het gezamenlijke systeem van A en B zitten.

A en B zijn dus als het ware versmolten tot één zwart gat, zelfs al komen ze nooit binnen elkaars waarnemingshorizon.

Olof Bosma

Stel we kijken van grote afstand naar twee objecten A en B. Object A kan kan (vanuit ons perspectief gezien) nooit binnen de waarnemingshorizon van object B terecht komen, want dat duurt oneindig lang, en vice versa. Echter, als beide objecten maar dicht genoeg bij elkaars waarnemingshorizonnen komen, dan zullen A en B wel binnen de waarnemingshorizon van het gezamenlijke systeem van A en B zitten.

A en B zijn dus als het ware versmolten tot één zwart gat, zelfs al komen ze nooit binnen elkaars waarnemingshorizon.

Objecten A en B zijn kennelijk zwarte gaten anders hebben ze geen waarnemingshorizon.
Wanneer deze objecten zich snel genoeg naar elkaar toe bewegen maar ver genoeg langs elkaar heen gaan, zullen beide afbuigen en dan hun weg voortzetten. Wanneer ze elkaar echter zo dicht passeren dat een van de objecten de waarnemingshorizon van de ander raakt dan kan dat niet meer want dan zou de snelheid van dat object groter dan die van het licht moeten zijn (en dat kan niet). Ik zie niet wat dan kan verhinderen dat beide singulariteiten zich samenvoegen.

Math-E-Mad-X

Olof Bosma schreef:
Wanneer ze elkaar echter zo dicht passeren dat een van de objecten de waarnemingshorizon van de ander raakt dan kan dat niet meer want dan zou de snelheid van dat object groter dan die van het licht moeten zijn (en dat kan niet). Ik zie niet wat dan kan verhinderen dat beide singulariteiten zich samenvoegen.

Het probleem is dat het vanuit ons perspectief gezien oneindig lang duurt voordat object A de horizon van object B gepasseerd is (vanwege het feit dat tijd langzamer verloopt nabij de waarnemingshorizon).

Descheleschilder stelt dus terecht de vraag hoe een zwart gat ooit kan ontstaan binnen een voor ons eindige tijd.

En, volgens mij, is het antwoord dus dat hoewel A gezien vanuit ons perspectief nooit de horizon van B passeert, en vice versa, de twee objecten wel binnen een voor ons eindige tijd binnen hun gezamenlijke waarnemingshorizon kunnen vallen.

Olof Bosma

Math-E-Mad-X schreef:
Het probleem is dat het vanuit ons perspectief gezien oneindig lang duurt voordat object A de horizon van object B gepasseerd is (vanwege het feit dat tijd langzamer verloopt nabij de waarnemingshorizon).

Descheleschilder stelt dus terecht de vraag hoe een zwart gat ooit kan ontstaan binnen een voor ons eindige tijd.

En, volgens mij, is het antwoord dus dat hoewel A gezien vanuit ons perspectief nooit de horizon van B passeert, en vice versa, de twee objecten wel binnen een voor ons eindige tijd binnen hun gezamenlijke waarnemingshorizon kunnen vallen.

Het gaat dus om de waarneming vanuit ons perspectief. Dat de samensmelting ter plekke op zichzelf zeer snel verloopt staat nu niet ter discussie. Alleen kunnen wij dat vanaf hier niet direct vaststellen.
Maar het punt is dat we het sowieso niet direct kunnen waarnemen want het zijn twee zwarte gaten. Wel kunnen we in de omgeving aldaar door de gravitatie-effecten vaststellen dat de massa van het geheel is toegenomen. Het verschil tussen jouw twee aparte zwarte gaten die gezamenlijk een waarnemingshorizon vormen of de enkele singulariteit die je zou mogen verwachten, is niet vast te stellen.
Zelfs wanneer A een helder object zou zijn dat je met een grote telescoop zou kunnen zien, zal die op het moment dat die de waarnemingshorizon over gaat uit het zicht verdwijnen, want de frequentie van het uitgestraalde licht gaat naar nul (omdat de tijd stopt).
Als A nog waarneembaar zou zijn, zou je verwachten dat je die op de waarnemingshorizon zou zien zitten omdat zijn tijd voor ons tot stilstand is gekomen toen hij daar aankwam. Maar we beschikken nu niet over technieken om dat vast te stellen.

Dus ja, de twee zwarte gaten smelten snel samen.
Nee, we kunnen dat proces niet waarnemen.

Ruud1234

Michel Uphoff schreef: Balck holes kunnen verschillende oorzaken hebben. Een ervan is dat een zeer zware ster aan het einde van zijn levensduur in de kern alle materie heeft omgezet in ijzer (om de kern zitten diverse schillen waarin andere fusieprocessen optreden naar silicium, zuurstof, neon, koolstof, helium). Om ijzer te fuseren naar een zwaarder element is in tegenstelling tot voorgaande fusies energie nodig. Dat feit zorgt ervoor dat de fusie in de kern na omzetting in ijzer plotseling staakt, de stralingsdruk valt weg en de ster stort in. De enorme hoeveelheid potentiële energie van massa van de ster wordt in een flits omgezet in kinetische energie, die vrijkomt als de massa op de kern knalt. De temperatuur schiet door deze implosie omhoog en zeer kortstondige en gewelddadige fusieprocessen naar de zeldzamer zware elementen treden op. De druk en temperatuur schieten nog meer omhoog en de buitenschil van de ster wordt weggeslingerd (supernova), terwijl de kern wordt samengeperst totdat de straal ervan onder de Schwarzschildradius komt. Het black hole is een feit.

De andere oorzaak is dat een op zich al erg dichte (neutronen) ster door middel van zijn sterke gravitatie materie van een andere ster wegtrekt en geleidelijk zwaarder wordt. Naarmate de massa van de ster door dit kannibaliseren toeneemt wordt de situatie van de ster penibeler want de dichtheid almaar groter. Wordt de massa zo groot dat de Tolman-Oppenheimer-Volkoff limiet (klik) wordt overschreden, dan stort de ster in tot een black hole. Een variant hierop is een black hole als gevolg van de (zeldzamer) plotselinge samensmelting van twee zware sterren.

Jij denkt dat vanwege de tijddilatatie het nimmer tot de vorming van een black hole zou kunnen komen, maar vergeet het waarnemersperspectief:

Vanuit het perspectief van de invallende materie is er dus geen enkele belemmering de waarnemingshorizon over te gaan. Wat jij onopgemerkt doet is zo'n godenperspectief innemen en zo probeer je vanuit de ruimtetijd buiten het zwarte gat redenerend, de onmogelijkheid van de overgang van materie naar de ruimtetijd binnen het black hole aan te tonen.

Ik geloof, dat ik per ongeluk op niet OK heb gedrukt, dat was niet de bedoeling.
Ik wilde citeren en toen gebeurde er niets, dus waarschijnlijk de verkeerde knop.

Ik heb wel wat moeite met de redenatie.
Die hebben te maken met nul en oneindig.

Als u stelt dat Zwever voor de waarnemer tot het einde der tijden de Schwarzschildradius niet zal bereiken, moet dat een absolute grens zijn, waar de tijd stilstaat.
Maar dan ook echt stilstaat.
Als de tijd echt stilstaat zal Valler echter nooit in het zwarte gat terecht kunnen komen.
Dan ziet hij op een gegeven moment de sterren uitdoven, omdat hun brandstof op is,lang voor hij de Schwarzschildradius heeft bereikt, maar die Schwarzschild radius zal hij van uit zijn perspectief ook nooit bereiken.
Hij ziet alleen de tijd in het universum steeds sneller en sneller verstrijken.
Ook voor Valler is het dan een limiet tot aan het Schwarzschild.

317070

Ruud1234 schreef: Ook voor Valler is het dan een limiet tot aan het Schwarzschild.

Neen. Sorry Ruud, maar dat is gewoon niet correct. De valler gaat in een eindige (en voor hem gewoonlijk erg korte tijd) voorbij dat punt. Maar hij ziet in die eindige tijd inderdaad alle sterren uitdoven...

Ruud1234

317070 schreef: Neen. Sorry Ruud, maar dat is gewoon niet correct. De valler gaat in een eindige (en voor hem gewoonlijk erg korte tijd) voorbij dat punt. Maar hij ziet in die eindige tijd inderdaad alle sterren uitdoven...

Als de stelling waar is dat hij een punt kan bereiken, waar de tijd 100% stil staat, zou je voor dat punt een oneindig snel verstrijken van de tijd in het heelal verwachten voor de Valler.
Op het moment dat de tijd in het heelal niet oneindig snel verstrijkt, zou je er een specifiek getal aan moeten kunnen koppelen, gebaseerd op natuurwetten.
Persoonlijk lijkt het me toch meer voor de hand liggen, dat het verstrijken van de tijd in het heelal voor de Valler oneindig snel gaat verstrijken tegen de tijd dat de afstand tot de Schwarzschildradius nul gaat worden.

Maar ik weet niet zeker, of dit alleen een gedachtenexperiment is, of dat iemand daar berekeningen op los heeft gelaten.

Maar dan gelijk een ander punt, als voor een zwever alle massa die in het zwarte gat valt niet verder komt dan de Schwarzschildradius, Zit het zwarte gat dan zelf eigenlijk wel in het zwarte gat, of zit die ook in de Schwarzschild radius?
Het argument dat er pas bij het ontstaan van het zwarte gat sprake was van een Schwarzschildradius vind ik niet per definitie doorslaggevend.
Er zou ook een Schwarzschildradius kunnen zijn geproduceerd, zonder iets er in.

peterdevis

Bij het ontstaan van een zwart gat groeit de schwartzschildstraal van nul naar 2GM/c². Daardoor is het niet de massa die in de horizon valt maar de horizon die de materie opslokt.
Verder is het zo dat de valler niets speciaals merkt of ziet als hij de waarnemingshorizon passeert. Hij zal de zwever (en het heelal) normaal blijven zien zonder al te veel tijdsvertragingen, tot het punt dat hij de singulariteitbereikt. ( en verschrompeld tot een punt)

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Ontstaan zwart gat

Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat

Re: Ontstaan zwart gat