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mit großem Interesse habe ich den Artikel "Am Ende der Zeit - Nobelpreis für Phyik 2020" von Robert Gast in SuW 12/2020 gelesen. Auf Seite 25 ist, wie schon öfter in SuW, von der Hawking-Strahlung die Rede, dessen Existenz der Physiker Stephen Hawking theoretisch postulierte. Meistens werden die quantenmechanischen Vorgänge der Hawking-Strahlung so erklärt, dass ein Partner eines spontan entstandenen Teilchen-Antiteilchen-Paares ins Loch fällt und der andere ins Weltall entkommt (So steht es auch im Verweis im Artikel auf die Expertenantwort in SuW 10/2019, S. 8). Wie kann es so aber dazu kommen, dass Schwarze Löcher durch Hawking-Strahlung Masse verlieren? Statistisch gesehen müssten genauso viele Teilchen wie Antiteilchen in das Schwarze Loch fallen und die Masse deshalb konstant bleiben.
Ich würde mich freuen, wenn sie mir erläutern könnten wo mein Denkfehler liegt. Danke im Voraus!
Stellungnahme der Redaktion
Herr Flunger hat zunächst einmal recht mit seiner Aussage, dass in diesem Bild ebenso viele Teilchen wie Antiteilchen in das Loch fallen (bzw. umgekehrt dann also auch das Loch verlassen). Bei Photonen, die die meiste Zeit den Löwenanteil der Hawking-Strahlung ausmachen, sind die Teilchen und Antiteilchen übrigens identisch.
Aber das hat nichts mit dem Massenverlust zu tun, denn die Massen von Teilchen und Antiteilchen sind jeweils gleich. Was aber aus dem Schwarzen Loch herauskommt, ist jedenfalls immer etwas, das positive Gesamtenergie mit sich trägt, egal ob Elektron, Positron oder Photon. Und diese Energie muss nach dem Grundsatz der Energie-Erhaltung von irgendwo herkommen.
Sie kommt aus der Energie des anderen Teilchens, das hineinfällt! Das besitzt dann in diesem Bild nämlich eine negative Gesamtenergie, also - klassisch ausgedrückt - seine (negative) potentielle Energie ist größer als die Summe aus seiner (positiven) kinetischen oder elektromagnetischen Energie plus eventuell seiner ebenfalls positiven Ruhe-Energie (=Ruhemasse mal Lichtgeschwindigkeit im Quadrat), wenn diese nicht null ist. Also wird dem Schwarzen Loch eine positive Energie entzogen und eine negative hinzugefügt. Gemäß der Äquivalenz von Masse und Energie wird ihm entsprechend eine negative Masse hinzugefügt.
Wenn aus einem gemäß der Quantenphysik spontan entstandenen (virtuellen) Teilchenpaar ein reelles Paar werden soll, dann muss normalerweise zunächst einmal die Energie der beiden reellen Teilchen von irgendwoher aufgebracht werden. Das geschieht stets durch die Begegnung des virtuellen Paars mit (mindestens) einem weiteren (reellen!) Teilchen, das dabei die entsprechende Energie verliert. Hier im Falle der Hawking-Strahlung wird diese Rolle von dem Loch bzw. dessen Gravitationsfeld übernommen, und eines der beiden virtuellen Teilchen wird dem Rest des Universums sofort wieder entzogen.
Leider vermisse ich in der Expertenantwort auf S. 8 von SuW 10/2020 einen Hinweis auf die Lage der Kontinente vor 250 Millionen Jahren (Pangäa), der einer weiteren Diskussion den Boden entziehen würde.
Stellungnahme der Redaktion
Das ist ein sehr guter Gesichtspunkt. Vielen Dank für den Hinweis. Allerdings waren (zufällig) auch damals das heutige Sibirien und die heutige Antarktis einander praktisch genau gegenüber.
Ich beziehe mich auf Ihren Artikel: "Gezeiten im Weltall…" in SuW 8/2020; S. 35ff:
Vielen Dank für diesen wunderschönen Artikel, der mich wirklich begeistert hat. Für mich besonders verblüffend war die Vielfalt der Effekte, die mit den Gezeitenkräften erklärt werden können.
Aber an einer Stelle lässt mich der Autor recht ratlos zurück, denn er stellt nur die Behauptung auf, verzichtet aber an dieser Stelle leider auf jegliche Erklärung: „Ein weiteres schönes Ergebnis der Gezeitenreibung sind die planetarischen Ringe: Sie sind vollkommen kreisförmig, liegen genau in der Äquatorebene des Planeten und sind extrem flach.“ (S. 41)
Ich habe am Beispiel der Saturnringe darüber nachgedacht: Der sehr schnell rotierende Saturn hat ja einen ausgeprägten „Äquatorwulst“, der mich, ähnlich wie nach der Erklärung der Bahnpräzession des Mondes erwarten ließe, dass für die kleinen umlaufenden Körper eine Präzessionsbewegung durchlaufen sollten. Die Achse, um die präzediert wird müsste zwar parallel zur Saturnachse stehen, was aber keine Einebnung der Bahnen bedeuten. Eine Bahn, deren Achse schief zur Saturnachse stand wird auch weiter schief zu dieser Achse stehen. Warum sich die Achsen parallel stellen sollen bleibt mir unklar.
Auch die kreisförmigen Bahnen finde ich nicht erklärt. Beim Beispiel von Io wird zwar das Durchkneten des Mondes mit der Exzentrizität seiner Bahn in Zusammenhang gebracht, und das „Durchkneten“ ist ein Effekt der Reibung, der damit auch Energieverlust beinhaltet, der vielleicht zu einem Abbau der Exzentrizität führen kann, aber kann man entsprechend argumentieren, wenn man es mit den, gegenüber Io winzig kleinen Körpern zu tun hat, die den Saturnring bilden. Hätte die Deformation einer Bahnellipse zu einem Kreis überhaupt etwas mit einer Energieänderung und damit etwas mit Reibung zu tun?
Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn der Autor diese Vorgänge näher beleuchten könnte.
Stellungnahme der Redaktion
Das ist so zu verstehen: In diesem Falle geht es nicht um die Reibung innerhalb der einzelnen Körperchen der Ringe, sondern um die Reibung zwischen ihnen.
1) Nehmen wir an, die Ringe wären nicht extrem flach. Das heißt, dass die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen eine Neigung gegeneinander hätten, d.h., dass die Bahnen sich bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Dann würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Neigungen alle gleich sind. Das heisst in diesem Fall genauer: bis die Bahnen alle in einer Ebene liegen. Also: Gleiche Neigung *und* gleiche Knotenlinie.
2) Die gleiche Überlegung für Teilchen gleicher Umlaufzeit und Bahnebene, aber unterschiedlicher Exzentrizität: Wiederum würden sich die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Wiederum würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Exzentrizitäten alle ausgebügelt sind, d.h. gleich null sind.
3) Die Parallelität zur Äquatorebene des Saturn: Hier hat Herr Tatzel schon selbst das entscheidende Stichwort gegeben: Präzession! Stellen wir uns vor, die Bahnen seien alle perfekt rund und alle in der gleichen Ebene, aber nicht in der Äquatorebene. Dann wären wegen der Präzession nach kürzester Zeit aber die Bahnebenen nicht mehr gleich, denn die Rate der Präzession hängt vom Bahnradius und der Exzentrizität ab. Also würden sich wiederum Kollisionen und damit auch eine Reibung zwischen den Teilchen ergeben. Ergebnis siehe Punkt 1) oben!
Ja, das ist dann ein geostationäres Objekt, allerdings mit relativ großer Bahnneigung: Neptun ist derzeit bei ca. -5 Grad Deklination, während der geostationäre Gürtel bei 49.5 Grad geographischer Breite bei etwa -9 Grad Deklination liegt.
Anhand der Abbildungen in SuW 8/2020 könnte man den Eindruck bekommen, dass die Begegnungen zwischen Mars und Mond am 6. September und 3. Oktober recht knappe Streifschüsse sind. Dies ist aber nicht so, wie man anhand der im Text dargelegten Abstände erkennen und mittels eines entsprechenden Programmes selbst nachschauen kann. Hier wäre m.E. der Hinweis angebracht, dass die Abbildungen von Mond und Mars nicht maßstäblich sind. Ich erinnere mich an Abbildungen, wie die Begegnung im Fernglas aussehen würde - sicher wäre das in diesem Falle ebenfalls nicht verkehrt.
Stellungnahme der Redaktion
Vielen Dank für den Hinweis. Den Vorschlag, öfters Fernglasansichten zu verwenden, nehmen wir gerne an.
U.B.
In SuW 8/2020 findet sich auf S. 7 ein Leserbrief von Herrn Kurz über die angebliche Entdeckung von Transneptunen durch einen Herrn Bendandi. Bei einem italienischen Namen wie Raffael liegt es nahe, hinten ein -e anzuhängen, was 1930 eine deutsche Tageszeitung dem Leser nicht zugemutet hätte. Und siehe da: Man findet Raffaele Bendandi als gelernten Uhrmacher und selbsternannten Seismogeniker, der Erdbeben vorhergesagt hat und einen Planeten innerhalb der Merkurbahn gefunden haben will, in der deutschen Wikipedia. Die vier transneptunischen Objekte werden auf einer französichen Internetseite erwähnt: https://boowiki.info/art/italien-pseudo-scientifiques/raffaele-bendandi.html
Stellungnahme der Redaktion
Einen etwas längeren Artikel über Bendandi gibt es in der englischen Wikipedia.
Mir hat sich vor einigen Wochen eine Frage bezüglich der Rotation von Schwarzen Löchern gestellt. Da der Drehimpuls eine Erhaltungsgröße ist, geht er in einem Schwarzen Loch auch nicht verloren und als Folge rotiert es. Außerdem vertragen Neutronensterne, die schnell rotieren, mehr Masse, bis zu zu einem Schwarzen Loch werden, als langsam rotierende. So ähnlich ist es ja auch bei Schwarzen Löchern, da der Schwarzschildradius umso kleiner ist, desto schneller es rotiert. Meine Frage dazu also: Wäre es (zumindest theoretisch) möglich, einem Schwarzen Loch durch Gezeitenkräfte oder Akkretion so viel Drehimpuls zuzuführen, dass es kein Schwarzes Loch mehr ist bzw. der Schwarzschildradius "verschwindet"?
Ich hoffe ich konnte meine Frage verständlich formulieren und würde mich über eine Antwort sehr freuen, auch wenn das geschilderte Problem wohl abseits jeder beobachtbaren Praxis liegt.
Stellungnahme der Redaktion
Herr Lang sieht die Physik insgesamt richtig, wobei in seinem Fragetext jeweils "Schwarzschildradius" durch "Ereignishorizont" zu ersetzen wäre. Witzigerweise lautet die Antwort auf seine Frage in Kurzform: ja und nein.
Ja, weil die Formeln, die die rotierenden Schwarzen Löcher (SL) beschreiben, tatsächlich besagen, dass bei einem bestimmten Drehimpuls der Ereignishorizont zu null schrumpft. Das nennt man dann ein maximal rotierendes SL, und das Ergebnis eine nackte Singularität.
Nein, weil dieser Zustand streng genommen durch keinen möglichen physikalischen Prozess erreicht werden kann. Sondern nur fast. Es ist eine komplett analoge Situation zur Nicht-Erreichbarkeit der Lichtgeschwindigkeit bei massebehafteten Körpern. Man kann ihr beliebig nahe kommen (indem man immer mehr und mehr Energie zur Beschleunigung verwendet), aber man kann sie nie erreichen. Genau so ist es auch mit der Rotation von SL.
Um das genauer zu verstehen, muss man sich leider ziemlich weit in die Theorie von SL einlesen. Ein sehr überraschende Entdeckung, die man dabei machen kann: Es ist nicht nur eine analoge Situation zur Nicht-Erreichbarkeit der Lichtgeschwindigkeit, sondern auch zur Nicht-Erreichbarkeit des absoluten Nullpunkts der Temperatur. Aber das ist noch schwerer zu verstehen ...
Am 1. Juli 2015 – also genau heute vor fünf Jahren – wurde die neue Zählweise zur Bestimmung der Sonnenfleckenrelativzahl eingeführt. Seit dieser Zeit weist auch SuW in „Sonne aktuell“ monatlich in einer Bildunterschrift auf diesen Umstand hin. Nun, fünf Jahre sind nun doch schon eine ganze Weile. Jeder und jedem, die oder der sich mit der Sonne eingehender beschäftigt, dürfte inzwischen klar sein, dass es eine neue Zählweise gibt, und auch wie diese anzuwenden ist. Allen anderen dürfte dieser Hinweis ohnehin keinen Mehrwert bringen. Hiermit rege ich an, diesen Passus, welcher sich m.E. mit fortschreitender Zeit doch einer gewissen Veraltung gefährdet sieht, nicht mehr mit abzudrucken. Natürlich könnte man einwenden, dass es auch nicht wirklich schadet, ihn zu belassen. Jedoch ändern sich in der Wissenschaft gelegentlich Gegebenheiten: Man denke an die Aberkennung von Plutos Planetenstatus 2006 oder die „neue“ Kometen-Nomenklatur seit 1995 - ohne dass man darauf monatlich hinweisen müsste.
Stellungnahme der Redaktion
Vielen Dank an Herrn Weis für diesen Denkanstoß. Nach ausführlicher Diskussion in der Redaktion haben wir beschlossen, den Hinweis auch zukünftig noch für eine Weile abzudrucken.
Den Hinweis auf die neue Kalibrierung der Relativzahl bringen wir, weil einige Gruppen/Institutionen auch noch die alte Relativzahl verwenden. Zudem fühlen wir uns nicht nur unseren treuen Dauerlesern - wie Herrn Weis - sondern auch den vielen Gelegenheitslesern von SuW verpflichtet, die das Heft am Kiosk kaufen. Für sie sind solche und andere - für regelmäßige Leser überflüssig wirkende - Erklärungen sinnvoll. Für Neulinge, die sich in die Sonnenbeobachtung und in die laufende aktuelle Berichterstattung einfinden wollen, ist der Hinweis ebenfalls noch immer eine wertvolle Hintergrundinformation. Sie steigen ja oft mit älterer Literatur als erstem Lesestoff ein.
Auch in diesen traurigen Zeiten haben Astronomen nicht ihren Humor verloren. Nach endlosen Diskussionen der Fachwelt über die "Habitable Zone" um Sterne haben fünf britische Autoren aus Oxford eine Definition der "Really Habitable Zone" (RHZ) erarbeitet und im März - auf dem ersten Höhepunkt der Corona-Krise - unter http://xxx.uni-augsburg.de/abs/2003.13722 publiziert. Die weitere Erforschung der RHZ scheint mir sehr wichtig. Alkohol soll ja desinfizierend wirken - in Corona-Zeiten besonders wichtig. Übrigens, schon Stanislaw Lem hat in einer Kurzgeschichte die feindliche Aliens abwehrende Wirkung des Alkohols geschildert.
Der Sommer des Jahres war Klasse,
es gab klare Nächte in Masse.
Doch eins macht mir Sorgen:
Mittnacht ist erst gegen Morgen.
Oh, wie ich die Sommerzeit hasse.
Ich habe den Artikel zweimal gelesen und denke, er geht von einer falschen Prämisse aus: Das Fermi-Paradoxon stellt nicht in Abrede dass es Leben auf anderen Planeten gibt. Er fragt nur: Wo sind sie?
Am Wahrscheinlichsten scheint mir, dass es die wenigsten intelligenten Zivilisationen durch den "großen Filter" schaffen, und selbst wenn, wer weiß, an wessen Ende der Galaxie die sich herumtreiben - und ob sie das überhaupt tun. Raumreisen sind ein gewaltiger logistischer, materieller und finanzieller Aufwand (egal, wie man "Finanz" definieren will).
Gegen Deepspace-Reisen sprechen: Wozu? Aus welcher Notwendigkeit heraus? Es mag da draußen unzählige Planeten geben, auf denen Zivilisationen leben, die durchaus Ausflüge in die nächste Umgebung machen können wie wir. Oder vielleicht in der Entwicklung tausend Jahre weiter sind und bereits die nächsten Sonnensysteme erkundeten und ernüchtert feststellten: Wozu tun wir uns das an? Wir können kaum Planeten besiedeln und wenn ja, zu welchem Preis, wozu? Wozu auf dem Mars eine Basis einrichten? Welcher Aufwand an Humankapital ist gerechtfertigt? Und wenn man sie reisen und dort Städte und Luftkissenstädte erbauen lässt: Zu welchem Zweck? Wir können nirgendwo anders hin und wenn wir es könnten, fragt sich, warum wir das tun sollten?
Man mag das als kleingeistig und fad abtun, aber so lange irgendjemand Raumfahrt finanzieren muss, wird die Frage im Raum stehen: Wozu?
Eine mögliche Antwort auf das Fermiparadoxon, auf die Frage, wo sie denn alle sind, wäre: Jede Zivilisation, die intelligent und fortgeschritten genug ist, um in den Weltraum vorzudringen, ist intelligent genug, auf der Heimatwelt zu bleiben, weil sie eben nur auf dieser einen Welt, wo sie das Resultat einen Millionen Jahre währenden Entwicklung sind, sich wirklich entfalten und leben können.
Ich setz mich als Laie mit den beiden im Titel genannten Ereignissen auseinander und frag mich, ob da auch ein Zusammenhang bestehen könnte, da sie beide mit dem Massenaussterben vor 230 Mio Jahren in Zusammenhang gebracht werden. Ich gehe nicht davon aus, dass das Wilkesland-Ereignis ein «Durchschuss» war. Darum meine Frage: Wie pflanzt sich eine Schockwelle (z. B. eines solchen Einschlages) in der Erdkugel fort. Die Erdkugel mit fester Kruste, einem unter zunehmendem Druck stehenden, zähflüssigen Mantel und einem durch die Druckverhältnisse festen Kern. Könnte es sein, dass die Weiterleitung der Schockwelle des Wilkesland-Ereignisses auf der anderen Seite der Erde, ungefähr in der Zone des Sibirischen Trapps zu einem Magmaauswurf führte, da die Kräfte der Schockwelle nach mehrmaliger Reflektion im Innern der Erdkugel auf der anderen Seite wieder kumulierten?
Ich bin kein Mathematiker und Modelle kann ich auch nicht programmieren. Darum frage ich hier. Es würde mich freuen, wenn daraus eine angeregte Diskussion entstehen könnte und ich davon was höre oder lesen kann.
Martin Jäger Chur, Schweiz
Stellungnahme der Redaktion
Die Idee, dass Asteroiden-Einschläge auf der Erde ab einer gewissen Intensität auf den Antipoden ein Schichtflutbasalt-Ereignis ausgelöst haben könnten, ist nicht neu und taucht immer wieder auf. Tatsächlich wurde auch schon ein Zusammenhang bei der Entstehung des Chixculub-Krater in Mexico und den Deccan-Trapps im heutigen Indien vor 65 Millionen Jahren diskutiert. Jedoch geht dies auf ein etwas einfaches Bild des Erdinneren zurück. Da steckt die alte
Vorstellung dahinter, die Erde wäre ein rohes Ei mit glutflüssigem Magma im Inneren und einer hauchdünnen festen Kruste darüber. Tatsächlich ist aber das Erdinnere eine solide Angelegenheit. Der rund 2900 Kilometer dicke Erdmantel ist fest und nur langsam plastisch deformierbar. Die Erdbebenwellen verhalten sich so, als sei die Erde in erster Näherung ein fester Körper. Zwar kann es bei einem Einschlag zur Bündelung der Erdbebenwellen in den Antipoden kommen, dabei wirkt zum Beispiel der dichte Erdkern wie eine bündelnde Linse, aber es ist unwahrscheinlich, dass dies zur Auslösung eines Schichtflutbasalt-Ereignisses führen kann. Vom Planeten Merkur gibt es jedoch den Hinweis, dass die Entstehung des größten Einschlagbeckens dort, Caloris mit rund 1300 Kilometer Durchmesser, die Bildung des so genannten chaotischen Terrains verursacht hat, das dem Einschlag auf der Merkurkugel exakt gegenüber liegt. Hier ist die Oberfläche zerrüttet und aufgeworfen. Allerdings kam es auch dort nicht zur Auslösung von starkem Vulkanismus, sondern "nur" zur Zertrümmerung der Kruste.
Zur Zahl des Monats im neuen Heft (4/2020) auf Seite 11: Wenn der Stern 100 Mio km pro Stunde schnell wäre, wäre das knapp unter der Lichtgeschwindigkeit. Sind Sie sicher, dass das stimmt? Der bisher schnellste Stern war ca 4,3 Mio km pro Stunde schnell. Viele Grüße.
Stellungnahme der Redaktion
Ja, diese Zahl stimmt, siehe Artikel S. 18-21 im selben Heft. Es sind ca. 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
U.B.
Es ist zwar die Schulter des Himmelsjägers Orion links im Sternbild, aber es ist nicht die linke sondern die rechte Schulter des Orion.
Stellungnahme der Redaktion
Das ist eine auf den ersten Blick sehr sinnvolle Anmerkung. Sie geht davon aus, dass wir den großen Himmelsjäger am Firmament von vorne sehen. So wird er auch in der Tat hin wieder in bildlichen Darstellungen gezeigt. Auf den zweiten Blick ist es allerdings logischer, ihn von hinten gesehen zu zeichnen, denn die Sterne unter seinem Gürtel stellen traditionell sein Schwert dar. So hat es schon Johann Bayer im Jahr 1661 in seiner berühmten Uranometria gesehen, von der viele seither erzeugte Bilder des Orion abgeleitet sind. Das Originalbild von Bayer ist z.B. unter https://de.wikipedia.org/wiki/Johann_Bayer_(Astronom)#/media/Datei:Uranometria_orion.jpg zu finden.
Hawking-Strahlung
05.12.2020, Jonathan Flunger, DossenheimLiebe Redaktion,
mit großem Interesse habe ich den Artikel "Am Ende der Zeit - Nobelpreis für Phyik 2020" von Robert Gast in SuW 12/2020 gelesen. Auf Seite 25 ist, wie schon öfter in SuW, von der Hawking-Strahlung die Rede, dessen Existenz der Physiker Stephen Hawking theoretisch postulierte. Meistens werden die quantenmechanischen Vorgänge der Hawking-Strahlung so erklärt, dass ein Partner eines spontan entstandenen Teilchen-Antiteilchen-Paares ins Loch fällt und der andere ins Weltall entkommt (So steht es auch im Verweis im Artikel auf die Expertenantwort in SuW 10/2019, S. 8). Wie kann es so aber dazu kommen, dass Schwarze Löcher durch Hawking-Strahlung Masse verlieren? Statistisch gesehen müssten genauso viele Teilchen wie Antiteilchen in das Schwarze Loch fallen und die Masse deshalb konstant bleiben.
Ich würde mich freuen, wenn sie mir erläutern könnten wo mein Denkfehler liegt. Danke im Voraus!
Herr Flunger hat zunächst einmal recht mit seiner Aussage, dass in diesem Bild ebenso viele Teilchen wie Antiteilchen in das Loch fallen (bzw. umgekehrt dann also auch das Loch verlassen). Bei Photonen, die die meiste Zeit den Löwenanteil der Hawking-Strahlung ausmachen, sind die Teilchen und Antiteilchen übrigens identisch.
Aber das hat nichts mit dem Massenverlust zu tun, denn die Massen von Teilchen und Antiteilchen sind jeweils gleich. Was aber aus dem Schwarzen Loch herauskommt, ist jedenfalls immer etwas, das positive Gesamtenergie mit sich trägt, egal ob Elektron, Positron oder Photon. Und diese Energie muss nach dem Grundsatz der Energie-Erhaltung von irgendwo herkommen.
Sie kommt aus der Energie des anderen Teilchens, das hineinfällt! Das besitzt dann in diesem Bild nämlich eine negative Gesamtenergie, also - klassisch ausgedrückt - seine (negative) potentielle Energie ist größer als die Summe aus seiner (positiven) kinetischen oder elektromagnetischen Energie plus eventuell seiner ebenfalls positiven Ruhe-Energie (=Ruhemasse mal Lichtgeschwindigkeit im Quadrat), wenn diese nicht null ist. Also wird dem Schwarzen Loch eine positive Energie entzogen und eine negative hinzugefügt. Gemäß der Äquivalenz von Masse und Energie wird ihm entsprechend eine negative Masse hinzugefügt.
Wenn aus einem gemäß der Quantenphysik spontan entstandenen (virtuellen) Teilchenpaar ein reelles Paar werden soll, dann muss normalerweise zunächst einmal die Energie der beiden reellen Teilchen von irgendwoher aufgebracht werden. Das geschieht stets durch die Begegnung des virtuellen Paars mit (mindestens) einem weiteren (reellen!) Teilchen, das dabei die entsprechende Energie verliert. Hier im Falle der Hawking-Strahlung wird diese Rolle von dem Loch bzw. dessen Gravitationsfeld übernommen, und eines der beiden virtuellen Teilchen wird dem Rest des Universums sofort wieder entzogen.
U. Bastian
Antarktischer Krater und sibirische Lava
17.10.2020, Dr. Ernst Kaniak, WienLeider vermisse ich in der Expertenantwort auf S. 8 von SuW 10/2020 einen Hinweis auf die Lage der Kontinente vor 250 Millionen Jahren (Pangäa), der einer weiteren Diskussion den Boden entziehen würde.
Das ist ein sehr guter Gesichtspunkt. Vielen Dank für den Hinweis. Allerdings waren (zufällig) auch damals das heutige Sibirien und die heutige Antarktis einander praktisch genau gegenüber.
Es liegt im Auge des Betrachters
06.09.2020, Reinhold SpielmannWieso sind die Saturnringe so flach und kreisrund?
10.08.2020, Georg Tatzel, WinnendenIch beziehe mich auf Ihren Artikel: "Gezeiten im Weltall…" in SuW 8/2020; S. 35ff:
Vielen Dank für diesen wunderschönen Artikel, der mich wirklich begeistert hat. Für mich besonders verblüffend war die Vielfalt der Effekte, die mit den Gezeitenkräften erklärt werden können.
Aber an einer Stelle lässt mich der Autor recht ratlos zurück, denn er stellt nur die Behauptung auf, verzichtet aber an dieser Stelle leider auf jegliche Erklärung: „Ein weiteres schönes Ergebnis der Gezeitenreibung sind die planetarischen Ringe: Sie sind vollkommen kreisförmig, liegen genau in der Äquatorebene des Planeten und sind extrem flach.“ (S. 41)
Ich habe am Beispiel der Saturnringe darüber nachgedacht: Der sehr schnell rotierende Saturn hat ja einen ausgeprägten „Äquatorwulst“, der mich, ähnlich wie nach der Erklärung der Bahnpräzession des Mondes erwarten ließe, dass für die kleinen umlaufenden Körper eine Präzessionsbewegung durchlaufen sollten. Die Achse, um die präzediert wird müsste zwar parallel zur Saturnachse stehen, was aber keine Einebnung der Bahnen bedeuten. Eine Bahn, deren Achse schief zur Saturnachse stand wird auch weiter schief zu dieser Achse stehen. Warum sich die Achsen parallel stellen sollen bleibt mir unklar.
Auch die kreisförmigen Bahnen finde ich nicht erklärt. Beim Beispiel von Io wird zwar das Durchkneten des Mondes mit der Exzentrizität seiner Bahn in Zusammenhang gebracht, und das „Durchkneten“ ist ein Effekt der Reibung, der damit auch Energieverlust beinhaltet, der vielleicht zu einem Abbau der Exzentrizität führen kann, aber kann man entsprechend argumentieren, wenn man es mit den, gegenüber Io winzig kleinen Körpern zu tun hat, die den Saturnring bilden. Hätte die Deformation einer Bahnellipse zu einem Kreis überhaupt etwas mit einer Energieänderung und damit etwas mit Reibung zu tun?
Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn der Autor diese Vorgänge näher beleuchten könnte.
Das ist so zu verstehen: In diesem Falle geht es nicht um die Reibung innerhalb der einzelnen Körperchen der Ringe, sondern um die Reibung zwischen ihnen.
1) Nehmen wir an, die Ringe wären nicht extrem flach. Das heißt, dass die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen eine Neigung gegeneinander hätten, d.h., dass die Bahnen sich bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Dann würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Neigungen alle gleich sind. Das heisst in diesem Fall genauer: bis die Bahnen alle in einer Ebene liegen. Also: Gleiche Neigung *und* gleiche Knotenlinie.
2) Die gleiche Überlegung für Teilchen gleicher Umlaufzeit und Bahnebene, aber unterschiedlicher Exzentrizität: Wiederum würden sich die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Wiederum würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Exzentrizitäten alle ausgebügelt sind, d.h. gleich null sind.
3) Die Parallelität zur Äquatorebene des Saturn: Hier hat Herr Tatzel schon selbst das entscheidende Stichwort gegeben: Präzession! Stellen wir uns vor, die Bahnen seien alle perfekt rund und alle in der gleichen Ebene, aber nicht in der Äquatorebene. Dann wären wegen der Präzession nach kürzester Zeit aber die Bahnebenen nicht mehr gleich, denn die Rate der Präzession hängt vom Bahnradius und der Exzentrizität ab. Also würden sich wiederum Kollisionen und damit auch eine Reibung zwischen den Teilchen ergeben. Ergebnis siehe Punkt 1) oben!
Ulrich Bastian
Antwort auf Leserbild "Unbekannte Strichspur" von Roby Kieffer
20.07.2020, U. Bastian (Red.):Ja, das ist dann ein geostationäres Objekt, allerdings mit relativ großer Bahnneigung: Neptun ist derzeit bei ca. -5 Grad Deklination, während der geostationäre Gürtel bei 49.5 Grad geographischer Breite bei etwa -9 Grad Deklination liegt.
Abstand Mond und Mars
19.07.2020, Christian Weis, ScheideggVielen Dank für den Hinweis. Den Vorschlag, öfters Fernglasansichten zu verwenden, nehmen wir gerne an.
U.B.
Raffael(e) Bendandi
18.07.2020, Sebastian Preuß, BochumIn SuW 8/2020 findet sich auf S. 7 ein Leserbrief von Herrn Kurz über die angebliche Entdeckung von Transneptunen durch einen Herrn Bendandi. Bei einem italienischen Namen wie Raffael liegt es nahe, hinten ein -e anzuhängen, was 1930 eine deutsche Tageszeitung dem Leser nicht zugemutet hätte. Und siehe da: Man findet Raffaele Bendandi als gelernten Uhrmacher und selbsternannten Seismogeniker, der Erdbeben vorhergesagt hat und einen Planeten innerhalb der Merkurbahn gefunden haben will, in der deutschen Wikipedia. Die vier transneptunischen Objekte werden auf einer französichen Internetseite erwähnt: https://boowiki.info/art/italien-pseudo-scientifiques/raffaele-bendandi.html
Einen etwas längeren Artikel über Bendandi gibt es in der englischen Wikipedia.
Rotierende Schwarze Löcher
02.07.2020, Elias Lang, SchlierMir hat sich vor einigen Wochen eine Frage bezüglich der Rotation von Schwarzen Löchern gestellt. Da der Drehimpuls eine Erhaltungsgröße ist, geht er in einem Schwarzen Loch auch nicht verloren und als Folge rotiert es. Außerdem vertragen Neutronensterne, die schnell rotieren, mehr Masse, bis zu zu einem Schwarzen Loch werden, als langsam rotierende. So ähnlich ist es ja auch bei Schwarzen Löchern, da der Schwarzschildradius umso kleiner ist, desto schneller es rotiert. Meine Frage dazu also: Wäre es (zumindest theoretisch) möglich, einem Schwarzen Loch durch Gezeitenkräfte oder Akkretion so viel Drehimpuls zuzuführen, dass es kein Schwarzes Loch mehr ist bzw. der Schwarzschildradius "verschwindet"?
Ich hoffe ich konnte meine Frage verständlich formulieren und würde mich über eine Antwort sehr freuen, auch wenn das geschilderte Problem wohl abseits jeder beobachtbaren Praxis liegt.
Herr Lang sieht die Physik insgesamt richtig, wobei in seinem Fragetext jeweils "Schwarzschildradius" durch "Ereignishorizont" zu ersetzen wäre. Witzigerweise lautet die Antwort auf seine Frage in Kurzform: ja und nein.
Ja, weil die Formeln, die die rotierenden Schwarzen Löcher (SL) beschreiben, tatsächlich besagen, dass bei einem bestimmten Drehimpuls der Ereignishorizont zu null schrumpft. Das nennt man dann ein maximal rotierendes SL, und das Ergebnis eine nackte Singularität.
Nein, weil dieser Zustand streng genommen durch keinen möglichen physikalischen Prozess erreicht werden kann. Sondern nur fast. Es ist eine komplett analoge Situation zur Nicht-Erreichbarkeit der Lichtgeschwindigkeit bei massebehafteten Körpern. Man kann ihr beliebig nahe kommen (indem man immer mehr und mehr Energie zur Beschleunigung verwendet), aber man kann sie nie erreichen. Genau so ist es auch mit der Rotation von SL.
Um das genauer zu verstehen, muss man sich leider ziemlich weit in die Theorie von SL einlesen. Ein sehr überraschende Entdeckung, die man dabei machen kann: Es ist nicht nur eine analoge Situation zur Nicht-Erreichbarkeit der Lichtgeschwindigkeit, sondern auch zur Nicht-Erreichbarkeit des absoluten Nullpunkts der Temperatur. Aber das ist noch schwerer zu verstehen ...
Ulrich Bastian
Neue Zählweise für die Sonnenfleckenrelativzahl
01.07.2020, Christian Weis, ScheideggAm 1. Juli 2015 – also genau heute vor fünf Jahren – wurde die neue Zählweise zur Bestimmung der Sonnenfleckenrelativzahl eingeführt. Seit dieser Zeit weist auch SuW in „Sonne aktuell“ monatlich in einer Bildunterschrift auf diesen Umstand hin. Nun, fünf Jahre sind nun doch schon eine ganze Weile. Jeder und jedem, die oder der sich mit der Sonne eingehender beschäftigt, dürfte inzwischen klar sein, dass es eine neue Zählweise gibt, und auch wie diese anzuwenden ist. Allen anderen dürfte dieser Hinweis ohnehin keinen Mehrwert bringen. Hiermit rege ich an, diesen Passus, welcher sich m.E. mit fortschreitender Zeit doch einer gewissen Veraltung gefährdet sieht, nicht mehr mit abzudrucken. Natürlich könnte man einwenden, dass es auch nicht wirklich schadet, ihn zu belassen. Jedoch ändern sich in der Wissenschaft gelegentlich Gegebenheiten: Man denke an die Aberkennung von Plutos Planetenstatus 2006 oder die „neue“ Kometen-Nomenklatur seit 1995 - ohne dass man darauf monatlich hinweisen müsste.
Vielen Dank an Herrn Weis für diesen Denkanstoß. Nach ausführlicher Diskussion in der Redaktion haben wir beschlossen, den Hinweis auch zukünftig noch für eine Weile abzudrucken.
Den Hinweis auf die neue Kalibrierung der Relativzahl bringen wir, weil einige Gruppen/Institutionen auch noch die alte Relativzahl verwenden. Zudem fühlen wir uns nicht nur unseren treuen Dauerlesern - wie Herrn Weis - sondern auch den vielen Gelegenheitslesern von SuW verpflichtet, die das Heft am Kiosk kaufen. Für sie sind solche und andere - für regelmäßige Leser überflüssig wirkende - Erklärungen sinnvoll. Für Neulinge, die sich in die Sonnenbeobachtung und in die laufende aktuelle Berichterstattung einfinden wollen, ist der Hinweis ebenfalls noch immer eine wertvolle Hintergrundinformation. Sie steigen ja oft mit älterer Literatur als erstem Lesestoff ein.
Red.
Astronomie-Humor in Corona-Zeiten
12.06.2020, Wolfgang QuesterAuch in diesen traurigen Zeiten haben Astronomen nicht ihren Humor verloren. Nach endlosen Diskussionen der Fachwelt über die "Habitable Zone" um Sterne haben fünf britische Autoren aus Oxford eine Definition der "Really Habitable Zone" (RHZ) erarbeitet und im März - auf dem ersten Höhepunkt der Corona-Krise - unter http://xxx.uni-augsburg.de/abs/2003.13722 publiziert. Die weitere Erforschung der RHZ scheint mir sehr wichtig. Alkohol soll ja desinfizierend wirken - in Corona-Zeiten besonders wichtig. Übrigens, schon Stanislaw Lem hat in einer Kurzgeschichte die feindliche Aliens abwehrende Wirkung des Alkohols geschildert.
Sommerzeit - ärgerlich
12.06.2020, Wolfgang Quester, EsslingenDer Sommer des Jahres war Klasse,
es gab klare Nächte in Masse.
Doch eins macht mir Sorgen:
Mittnacht ist erst gegen Morgen.
Oh, wie ich die Sommerzeit hasse.
Prämisse des Fermi Paradoxons?
29.05.2020, Peter Nathschläger, WienAm Wahrscheinlichsten scheint mir, dass es die wenigsten intelligenten Zivilisationen durch den "großen Filter" schaffen, und selbst wenn, wer weiß, an wessen Ende der Galaxie die sich herumtreiben - und ob sie das überhaupt tun. Raumreisen sind ein gewaltiger logistischer, materieller und finanzieller Aufwand (egal, wie man "Finanz" definieren will).
Gegen Deepspace-Reisen sprechen: Wozu? Aus welcher Notwendigkeit heraus? Es mag da draußen unzählige Planeten geben, auf denen Zivilisationen leben, die durchaus Ausflüge in die nächste Umgebung machen können wie wir. Oder vielleicht in der Entwicklung tausend Jahre weiter sind und bereits die nächsten Sonnensysteme erkundeten und ernüchtert feststellten: Wozu tun wir uns das an? Wir können kaum Planeten besiedeln und wenn ja, zu welchem Preis, wozu? Wozu auf dem Mars eine Basis einrichten? Welcher Aufwand an Humankapital ist gerechtfertigt? Und wenn man sie reisen und dort Städte und Luftkissenstädte erbauen lässt: Zu welchem Zweck? Wir können nirgendwo anders hin und wenn wir es könnten, fragt sich, warum wir das tun sollten?
Man mag das als kleingeistig und fad abtun, aber so lange irgendjemand Raumfahrt finanzieren muss, wird die Frage im Raum stehen: Wozu?
Eine mögliche Antwort auf das Fermiparadoxon, auf die Frage, wo sie denn alle sind, wäre: Jede Zivilisation, die intelligent und fortgeschritten genug ist, um in den Weltraum vorzudringen, ist intelligent genug, auf der Heimatwelt zu bleiben, weil sie eben nur auf dieser einen Welt, wo sie das Resultat einen Millionen Jahre währenden Entwicklung sind, sich wirklich entfalten und leben können.
Wilkesland-Krater und Sibirischer Trapp
20.05.2020, Martin Jäger, Chur, SchweizIch setz mich als Laie mit den beiden im Titel genannten Ereignissen auseinander und frag mich, ob da auch ein Zusammenhang bestehen könnte, da sie beide mit dem Massenaussterben vor 230 Mio Jahren in Zusammenhang gebracht werden. Ich gehe nicht davon aus, dass das Wilkesland-Ereignis ein «Durchschuss» war. Darum meine Frage: Wie pflanzt sich eine Schockwelle (z. B. eines solchen Einschlages) in der Erdkugel fort. Die Erdkugel mit fester Kruste, einem unter zunehmendem Druck stehenden, zähflüssigen Mantel und einem durch die Druckverhältnisse festen Kern. Könnte es sein, dass die Weiterleitung der Schockwelle des Wilkesland-Ereignisses auf der anderen Seite der Erde, ungefähr in der Zone des Sibirischen Trapps zu einem Magmaauswurf führte, da die Kräfte der Schockwelle nach mehrmaliger Reflektion im Innern der Erdkugel auf der anderen Seite wieder kumulierten?
Ich bin kein Mathematiker und Modelle kann ich auch nicht programmieren. Darum frage ich hier. Es würde mich freuen, wenn daraus eine angeregte Diskussion entstehen könnte und ich davon was höre oder lesen kann.
Martin Jäger Chur, Schweiz
Die Idee, dass Asteroiden-Einschläge auf der Erde ab einer gewissen Intensität auf den Antipoden ein Schichtflutbasalt-Ereignis ausgelöst haben könnten, ist nicht neu und taucht immer wieder auf. Tatsächlich wurde auch schon ein Zusammenhang bei der Entstehung des Chixculub-Krater in Mexico und den Deccan-Trapps im heutigen Indien vor 65 Millionen Jahren diskutiert. Jedoch geht dies auf ein etwas einfaches Bild des Erdinneren zurück. Da steckt die alte
Vorstellung dahinter, die Erde wäre ein rohes Ei mit glutflüssigem Magma im Inneren und einer hauchdünnen festen Kruste darüber. Tatsächlich ist aber das Erdinnere eine solide Angelegenheit. Der rund 2900 Kilometer dicke Erdmantel ist fest und nur langsam plastisch deformierbar. Die Erdbebenwellen verhalten sich so, als sei die Erde in erster Näherung ein fester Körper. Zwar kann es bei einem Einschlag zur Bündelung der Erdbebenwellen in den Antipoden kommen, dabei wirkt zum Beispiel der dichte Erdkern wie eine bündelnde Linse, aber es ist unwahrscheinlich, dass dies zur Auslösung eines Schichtflutbasalt-Ereignisses führen kann. Vom Planeten Merkur gibt es jedoch den Hinweis, dass die Entstehung des größten Einschlagbeckens dort, Caloris mit rund 1300 Kilometer Durchmesser, die Bildung des so genannten chaotischen Terrains verursacht hat, das dem Einschlag auf der Merkurkugel exakt gegenüber liegt. Hier ist die Oberfläche zerrüttet und aufgeworfen. Allerdings kam es auch dort nicht zur Auslösung von starkem Vulkanismus, sondern "nur" zur Zertrümmerung der Kruste.
Dr. Tilmann Althaus
Wie schnell ist Stern S62 am Schwarzen Loch ?
14.03.2020, Oliver Slawitzki, NürnbergZur Zahl des Monats im neuen Heft (4/2020) auf Seite 11: Wenn der Stern 100 Mio km pro Stunde schnell wäre, wäre das knapp unter der Lichtgeschwindigkeit. Sind Sie sicher, dass das stimmt? Der bisher schnellste Stern war ca 4,3 Mio km pro Stunde schnell. Viele Grüße.
Ja, diese Zahl stimmt, siehe Artikel S. 18-21 im selben Heft. Es sind ca. 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
U.B.
Beteigeuze im Sternbild Orion
11.02.2020, Ernst Silberhorn, LeinburgEs ist zwar die Schulter des Himmelsjägers Orion links im Sternbild, aber es ist nicht die linke sondern die rechte Schulter des Orion.
Das ist eine auf den ersten Blick sehr sinnvolle Anmerkung. Sie geht davon aus, dass wir den großen Himmelsjäger am Firmament von vorne sehen. So wird er auch in der Tat hin wieder in bildlichen Darstellungen gezeigt. Auf den zweiten Blick ist es allerdings logischer, ihn von hinten gesehen zu zeichnen, denn die Sterne unter seinem Gürtel stellen traditionell sein Schwert dar. So hat es schon Johann Bayer im Jahr 1661 in seiner berühmten Uranometria gesehen, von der viele seither erzeugte Bilder des Orion abgeleitet sind. Das Originalbild von Bayer ist z.B. unter
https://de.wikipedia.org/wiki/Johann_Bayer_(Astronom)#/media/Datei:Uranometria_orion.jpg zu finden.
U.B.