Dichte des frühen Universums

Wissenschaft Astronomie
#1

Eine Frage zu dem ganz frühen Universum und Schwarzen Löchern…

Ein Schwarzes Loch entsteht ja, wenn man Materie einfach dicht genug zusammendrückt. Unsere Sonne müßte man, wenn ich richtig informiert bin, auf einen Durchmesser von 3 km zusammenquetschen, dann hätte man ein schwarzes Loch. Natürlich gibt es im Universum auch sehr viel größere Schwarze Löcher.

Nun kann von einem Schwarzen Loch nix mehr entkommen, nicht mal Licht

Aber bleiben wir mal bei diesen drei Kilometern allein von unserer kleinen Sonne…

Es gab einen Zeitpunkt, da war das gesasmte Universum kleiner als 3 Kilometer, folglich auch dichter gepackt als ein schwarzes Loch.

Wie kommt’s dass der Urknall dann stattfinden konnte und Strahlung bzw. Materie dieses „Schwarze Loch“ verlassen konnte? Warum blieb das Universum nicht als superdichtes, riesiges Schwarzes Loch erhalten?

#2

Hallo !

Du verwechselst da was:

es ist nicht so, daß da Materie (oder auch sonst irgendwas anderes)das „Schwarze Loch“ verlassen hätte, und dies dann zum Größerwerden des Alls geführt hätte.

Wir haben uns das so „vorzustellen“:
Das „Schwarze Loch“ als solches selbst hat sich expandiert, d.h. wir befinden uns so gesehen heute im Innneren des (ehemaligen) schwarzen Lochs ! immernoch ! Aber natürlich sind die Umgebungsbedingungen hier und heute nicht mehr die gleichen wie „damals“ .

Im übrigen dürfen wir so gar nicht von „früher“(vor der Zeit des Schwarzen Lochs = Urknall) oder außerhalb reden, diese „Begriffe“ sind erst heute durch die Verarbeitung der Umwelt bzw. ihrer Eigenarten in unserem Gehirn entstanden.

Ich hoffe, diese „Erklärung“ genügt, denn wirklich „erklären“ kann man das nur durch Formeln, die jedoch ich Dir nicht erläutern kann, da ich kein Physiker bin.

Grüße,
Peter

#3

Hallo,

Ein Schwarzes Loch entsteht ja, wenn man Materie einfach dicht
genug zusammendrückt. Unsere Sonne müßte man, wenn ich richtig
informiert bin, auf einen Durchmesser von 3 km
zusammenquetschen, dann hätte man ein schwarzes Loch.
Es gab einen Zeitpunkt, da war das gesasmte Universum kleiner
als 3 Kilometer, folglich auch dichter gepackt als ein
schwarzes Loch.
Wie kommt’s dass der Urknall dann stattfinden konnte und
Strahlung bzw. Materie dieses „Schwarze Loch“ verlassen
konnte?

ein SL ist ein Objekt, das sich in einem sonst (nahezu) leeren Universum befindet. Für dieses von außen betrachtete Objekt gilt, dass unterhalb eines gewissen von der Masse abhängigen Radius (`gemessen von außen’ - es handelt sich nicht um den Abstand von einem Zentrum!) nichts mehr herauskommt (zumindest klassisch).

Für einen Ausschnitt gleichen Radius aus einem vollständig mit Materie gefüllten Universum, wie dem Friedmann-Roberston-Walker-Kosmos des Urknallmodells, gilt diese Höchstmasse nicht. Die im gesamten restlichen Universum verteilte Materie verhindert quasi den Gravitationskollaps eines solchen Ausschnitts, der isoliert in einem leeren Universum kollabieren würde.

–
Philipp

#4

Tut mir leid, da kann ich nicht mehr ganz folgen…
Ist wohl so bei einem so exotischen Zustand wie in der frühphase des Universums.

Trotzdem danke für die Antwortversuche. Das Bild mit dem expandierenden Schwarzen Loch, von dem wir selbst ein Teil sind, ist für mich zumindest im Ansatz nachvollziehbar.

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#5

Hallo,

Tut mir leid, da kann ich nicht mehr ganz folgen…
Ist wohl so bei einem so exotischen Zustand wie in der
frühphase des Universums.

das hat im Grunde nichts mit der Frühphase des Universums zu tun - es ist auf `heutige’ Verhältnisse ebenso anwendbar.

Im Grunde hast du dich gewundert, warum eine kugelförmige, homogene Masseverteilung oberhalb einer gewissen Dichte kollabiert, wenn es sich um einen Stern handelt, aber nicht, wenn es sich um ein Teil des (frühen) Universums handelt. Der entscheidende Unterschied ist, dass ein Stern ein isoliertes, von (näherungsweise) Vakuum umgebenes System ist, während um die gleich große Materiekugel im FRW-Kosmos herum das gesamte übrige Universum mit derselben Dichte an Materie angefüllt ist.

Während sich im Fall des Sterns nichts der Gravitationskraft entgegenstellen kann (jedes Element wird zum Zentrum hingezogen), steht im zweiten Fall quasi die Gravitationskraft des gesamten übrigen Universums zur Verfügung (jedes Element wird von der rechten Hälfte des Universums genauso angezogen wie von der linken) - mit geeigneten Anfangsbedingungen stürzt es daher nicht in sich zusammen.

–
Philipp

#6

Hallo Philipp,

Deine Erklärung ist so ohne weiteres nicht zu verstehen, mag sein, dass ich es auch tatsächlich nicht verstanden habe. Verständlich wird Deine Erklärung erst dann, wenn man den Raum des Universums als in sich gekrümmt annimmt (eine Annahme, die in Deinem Stichwort vom FRW-Kosmos ja stecken mag).

Der berühmte Luftballon halt, dessen zweidimensionale Oberfläche den
dreidimensionalen Raum darstellt.

Gruss

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#7

Hallo,

Während sich im Fall des Sterns nichts der Gravitationskraft
entgegenstellen kann (jedes Element wird zum Zentrum
hingezogen), steht im zweiten Fall quasi die Gravitationskraft
des gesamten übrigen Universums zur Verfügung (jedes Element
wird von der rechten Hälfte des Universums genauso angezogen
wie von der linken) - mit geeigneten Anfangsbedingungen stürzt
es daher nicht in sich zusammen.

Deine Erklärung ist so ohne weiteres nicht zu verstehen, mag
sein, dass ich es auch tatsächlich nicht verstanden habe.
Verständlich wird Deine Erklärung erst dann, wenn man den Raum
des Universums als in sich gekrümmt annimmt

ich verstehe jetzt nicht, warum du das unbedingt allgemein-relativistisch betrachten willst, da der qualitative Unterschied zwischen dem isolierten Stern und dem Ausschnitt aus dem (frühen) Universum ja bereits newtonsch ersichtlich ist:

  • isolierter Stern: Kraft auf Probeteilchen wirkt auf das Zentrum hin => Kollaps1

  • homogen gefülltes Universum: keine Kraft auf Probeteilchen => Kollaps kann mit geeigneten Randbedingungen verhindert werden2

1 Natürlich nur, falls innere Kräfte nicht ausreichen, um die Gravitationskraft zu kompensieren, was aber bei genauerer Betrachtung ab einer gewissen Masse immer der Fall ist.

2 Dass dies tatsächlich funktioniert, muss natürlich durch eine Betrachtung in der einsteinschen Theorie überprüft werden.

–
Philipp

#8

Die Antwort ist ganz einfach: Der Urknall beginnt nicht bei t = 0 sondern sozusagen an der Grenzegröße zum schwarzen Loch. Was davor war wissen wir nicht. Niemand weiß es. Es ist eine philosophische Frage.

Sehr schön beschrieben hier:

HARALD LESCH/JÖRN MÜLLER - Big Bang, zweiter Akt. Anlesen kann man das in jeder Buchhandlung. Kost nich die Welt. Und lohnt sich. Prof. Lesch findet sich auch im Netz Bayern Alpha - Alpha Centauri

#9

Hallo Philipp,

Olivers Ausgangsfrage lautete:
_Aber bleiben wir mal bei diesen drei Kilometern allein von unserer kleinen Sonne…

Es gab einen Zeitpunkt, da war das gesasmte Universum kleiner als 3 Kilometer, folglich auch dichter gepackt als ein schwarzes Loch.

Wie kommt’s dass der Urknall dann stattfinden konnte und Strahlung bzw. Materie dieses „Schwarze Loch“ verlassen konnte? Warum blieb das Universum nicht als superdichtes, riesiges Schwarzes Loch erhalten?_

Deine Erklärung kann ich nur dann verstehen, wenn das damalige Universum keinen Mittelpunkt hatte. Sonst hätte das Universum als Ganzes ja in diesen Mittelpunkt zusammenfallen müßen … wie ein schwarzes Loch eben…

Einen Mittelpunkt hat es doch aber nur dann nicht, wenn es in sich gekrümmt ist. Man -der Vorstellung halber- also das dreidimensionale Universum auf eine zweidimensionale Luftballonhülle abbildet.

Gruss Montezuma.

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#10

Einen Mittelpunkt hat es doch aber nur dann nicht, wenn es in
sich gekrümmt ist.

oder wenn es unendlich groß ist und momentan sieht es eher nach letzterem aus.

#11

Hallo,

Einen Mittelpunkt hat es doch aber nur dann nicht, wenn es in
sich gekrümmt ist.

nein, wie DrStupid schon anmerkte, könnte es unendlich sein. Auch könnte es eine Topologie vergleichbar mit einem Torus (meist dargestellt als Donut) haben, statt der von dir bemühten Kugel (handelsüblicher Luftballon). Ein solcher Torus ist nicht gekrümmt, auch wenn der Donut diesen Eindruck erweckt - es ist eher so wie der Bildschirm bei gewissen Computerspielen, bei denen man beim Erreichen des rechten Bildschirmrandes links wieder herauskommt.

Es geht weniger um den Mittelpunkt, als um den Rand: dass das Universum einen Rand hat, verbietet sich allerdings im Grunde durch den Begriff selbst.

–
Philipp

#12

Wie auch immer Philipp. Einem Normalo wie mir … und Oliver Schmid schätze ich vom Wissensstand nun mal ähnlich ein wie mich selbst (also nicht jahrzehntelang Astronomie und Physik Studierter)… interessiert zwar aber kein Fachmann in Bezug auf die Topologie des Universums halt … leuchtet die Erklärung halt nur dann ein, wenn irgendwie erwähnt wird, dass -aus welchem mathematischen Grund auch immer- Grundlage Deiner Erklärung ist, dass das Universum -wie klein es auch immer gewesen sein mag- nie einen geometrischen Mittelpunkt besaß .

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#13

Einen Mittelpunkt hat es doch aber nur dann nicht, wenn es in
sich gekrümmt ist.

oder wenn es unendlich groß ist und momentan sieht es eher
nach letzterem aus.

Ja ja … Oliver Schmid ging zwar davon aus, dass es nur drei Kilometer gross sei … aber wie ich Dich in der Gezeitendiskussion kennen gelernt habe … hat dies natürlich nix zu sagen, denn es gibt, so höre ich Dich verlautbaren, ein Bezugssystem, aus dem heraus auch diese drei Kilometer ganz natürlich als wie unendlich erscheinen.

Jahaaa … da muß ich Dir natürlich recht geben. Aus dem Bezugssystem einer Schnecke heraus … gehen natürlich auch drei Kilometer gegen unendlich.

#14

Oliver Schmid ging zwar davon aus, dass es nur drei
Kilometer gross sei …

…und nach derzeitigem Wissen ist eher unwahrscheinlich, daß das jemals der Fall war.