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ZETTELS KLEINES ZIMMER

Das Forum zu "Zettels Raum"



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Dieses Thema hat 4 Antworten
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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 8.346

06.10.2020 13:55
Nobelpreis für Physik 2020 Antworten

Roger Penrose, Reinhard Genzel, Andrea M. Ghez.

https://www.tagesschau.de/ausland/physik-nobelpreis-113.html

Die Vergabe an Roger Penrose war seit Jahrzehnten überfällig. Ich mußte erst selbst kurz überlegen: hat er den nicht schon vor x Jahren...? Daß in der Auszeichnung express die Ableitung schwarzer Löcher aus der Relativitätstheorie genannt wird, erinnert ironisch an die Causa Einstein, der den Nobelpreis ja auch nicht für die Relativitätstheorie erhielt, sondern für die Erklärung des photomechanischen Effekts.

Sgr A* spricht sich übrigens "Sagittarius A Stern" bzw. "Sagittarius A star" aus. Die erste Berichterstattung über die Umlaufgeschwindigkeit von S0 erfolgte, wenn mich meine Erinnerung nicht täuscht, Ende 2001 oder Anfang 2002, nach dem Durchlaufen eines Drittels des beobachteten Umlaufs.

https://de.wikipedia.org/wiki/S2_%28Stern%29

Nachtrag: ja, hat mich leicht getäuscht; es war Oktober 2002:

Zitat
Published: 17 October 2002
"A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way"
R. Schödel, T. Ott, R. Genzel, R. Hofmann, M. Lehnert, A. Eckart, N. Mouawad, T. Alexander, M. J. Reid, R. Lenzen, M. Hartung, F. Lacombe, D. Rouan, E. Gendron, G. Rousset, A.-M. Lagrange, W. Brandner, N. Ageorges, C. Lidman, A. F. M. Moorwood, J. Spyromilio, N. Hubin & K. M. Menten



Nature volume 419, pages 694–696(2002)

https://www.nature.com/articles/nature01121

Namenswitze verbieten sich selbstredend; aber daß einer der Autoren des Papers Lagrange heißt, ist trotzdem ein netter Zufall.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point

****

Zitat
The mass of Sagittarius A* has been estimated in two different ways:

Two groups—in Germany and the U.S.—monitored the orbits of individual stars very near to the black hole and used Kepler's laws to infer the enclosed mass. The German group found a mass of 4.31±0.38 million solar masses,[29] whereas the American group found 3.7±0.2 million solar masses.[27] Given that this mass is confined inside a 44-million-kilometre-diameter sphere, this yields a density ten times higher than previous estimates.
More recently, measurement of the proper motions of a sample of several thousand stars within approximately one parsec from the black hole, combined with a statistical technique, has yielded both an estimate of the black hole's mass at 3.6+0.2−0.4×10^6 M☉, plus a distributed mass in the central parsec amounting to (1±0.5)×10^6 M☉.[40] The latter is thought to be composed of stars and stellar remnants.

The comparatively small mass of this supermassive black hole, along with the low luminosity of the radio and infrared emission lines, imply that the Milky Way is not a Seyfert galaxy.[9]

Ultimately, what is seen is not the black hole itself, but observations that are consistent only if there is a black hole present near Sgr A*. In the case of such a black hole, the observed radio and infrared energy emanates from gas and dust heated to millions of degrees while falling into the black hole.[32] The black hole itself is thought to emit only Hawking radiation at a negligible temperature, on the order of 10^−14 kelvin.



https://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*

Zitat von ibid.
Until August 11, 2020, S62 was the record holder for the closest approach to Sagittarius A*, approaching to a distance of only 16 astronomical units (2400 million km), (this is less than the average distance between Uranus and the Sun). The star therefore passes only about 215 times the Schwarzschild radius of SgrA* (the Schwarzschild radius of SgrA* is approximately 0.08 AU, or 12 million km). At this point it reaches about 21,000 km/s, or ~7% the speed of light, making it the fastest known star. With an orbital period of 9.9 years it also has the smallest orbit of the stars orbiting SgrA*.



"Les hommes seront toujours fous; et ceux qui croient les guérir sont les plus fous de la bande." - Voltaire

Frank2000 Offline




Beiträge: 2.369

06.10.2020 15:50
#2 RE: Nobelpreis für Physik 2020 Antworten

7% Lichtgeschwindigkeit? das hätte ich für UNMÖGLICH gehalten. Wie sicher ist das?
Wenn auch nur das kleinste Objekt kollidiert, müsste die Energie den Stern zerreissen.

___________________
Jeder, der Merkel stützt, schützt oder wählt, macht sich mitschuldig.
“Die gefährlichsten Unwahrheiten sind Wahrheiten mäßig entstellt”, Georg Cristof Lichtenberg

Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 8.346

06.10.2020 15:51
#3 RE: Nobelpreis für Physik 2020 Antworten

Allererste Überlegungen/Assoziationen:

1. Die Vergabe des diesjährigen Nobelspreises für Physik illustriert geradezu archetypisch die beiden Bereiche, in denen Wissenschaft, zumal Physik, betrieben wird. Penrose steht für das theoretische Grundgerüst, die Modelle und mathematischen Modellierungen, die zum einen die beobachteteten Phänomene auf darunterliegende Wirkmechanismen & Referenzrahmen zurückführt und andererseits, den Beobachtungen vorgreifend, diese Strukturen postuliert und, wenn man Glück hat, falsifizierbare Voraussagen trifft. (Bei letzterem geht etwa die Stringtheorie am Stock.)

Genzel & Ghez stehen für die Observation, das Sammeln von Beobachtungsdaten, für die Entdeckung entscheidender Phänomene. In diesem Fall den Nachweis, daß es sich beim massiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße nur um eine Singularität handeln kann.

2. Die späte Vergabe an Penrose (er ist jetzt 89) könnte mit der Tatsache zusammenhängen, daß seine Thesen zum menschlichen Bewußtsein, die er in 1989 in "The Emperor's New Mind" entwickelt hat - salopp gesagt: daß Bewußtsein nur deshalb entsteht, weil es sich beim menschlichen Hirn um einen Quantencomputer handelt (in den nachfolgenden Werken lokalisiert er die entsprechenden Prozesse in den Mikrotubulen), und die auch im zweiten Teil seiner "Principia Physica", "The Road to Reality. A Complete Guide to the Laws of the Universe" (2004) figuriert - höflich gesagt umstritten ist. Mir ist auf Anhieb kein Neurologe, Physiker oder Philosoph bekannt, der diese Postulate teilen würde.

Wer als Journalist einen umfassenden Aufriß zum Werk Penroses geben möchte (keine Angst, das wird weitgehend ausgeklammert werden), steht vor nicht ganz trivialen (für Journalisten) Problemen: zum einen, die Twistor-Theorie halbwegs verständlich darzulegen; zum zweiten, Penroses Postulat des Universums als nur eines in einer unendlichen Abfolge, und zwar ohne finalen Kollaps, sondern mit ewiger Ausdehnung, die mit dem klassischen "Wärmetod des Alls" endet, zu erläutern. (Das unterscheidet seine Kosmologie von der Viele-Welten-Theorie von Hugh Everett, die ein unendliche Anzahl von Parraleluniversen postuliert) wie von Lee Smolins "kosmischem Darwinismus", der das Paradox der Feinabstimmung der physikalischen Konstanten als Zeichen für eine Evolution sich durch Singularitäten abschnürender neuer Raum-Zeit-Kontinuen mit leicht divergierenden Werten nimmt, bis schließlich eines entsteht, in dem die Vorausetzungen für die Entstehung von a. Leben und b. Bewußtsein gegeben sind. Penrose entwickelt das in seinem letzten Buch "Cycles of Time" von 2010. (Wobei ich sagen muß, daß ich es, ad hoc, auch nicht verstanden habe.)



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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 8.346

06.10.2020 16:04
#4 RE: Nobelpreis für Physik 2020 Antworten

Zitat von Frank2000 im Beitrag #2
7% Lichtgeschwindigkeit? das hätte ich für UNMÖGLICH gehalten. Wie sicher ist das?
Wenn auch nur das kleinste Objekt kollidiert, müsste die Energie den Stern zerreissen.



Die Geschwindigkeit ist ziemlich sicher. Das ergibt sich aus der Masse des Schwarzen Lochs und der Entfernung des jeweiligen Objekts, und der Exzentrizität der Umlaufbahn (da wird die Masse eines solchen Sterns mit Null angesetzt, weil das unterm Strich keinen Unterschied macht); die Bahn errechnet sich aus der sich verändernden Position. Nun gibt es in dieser Umgebung praktisch keine Materie; solch eine supermassive Gravitationssenke ist der mächtigste Staubsauger, der sich denken läßt; und der ist dort seit 10-11 Milliarden Jahre zugange & hat sich durch dies Verschlucken auf seine jetzige Masse genährt. Die einzige größere Gasmasse in der Nähe ist bzw. war die Gaswolke G2, mit dreifacher Erdmasse, die 2014 Sgr A* in einer Entfernung von 260 Astronomischen Einheiten = 36 Lichtstunden ihre geringste Entfernung erreichte (da hatten einige Astronomen Feuerwerk erwartet, zumindest ein Zerreißen mit entsprechenden Röntgenausbrüchen; es ist aber nichts passiert). Aber selbst in solchen Gaswolken herrrscht immer noch ein Hochvakuum; da wird nicht nennenswert (für die kosmischen Maßstäbe) kinetische Energie frei, wenn die Moleküle von einem Stern verschluckt werden; das strahlt nur heftig im Röntgenbereich und die Wärmeenergie heizt den Stern weiter auf; desen Photosphäre wird natürlich heißer. Aber Sterne sind ziemlich stabil, durch die eigene Masse gebunden; was so heiß ist, daß es Fusionsprozesse im Innern zündet, braucht dafür schon eine ganze Menge Materie.

Hier findet sich eine Liste von isg. 44 umlaufenden Sternen, für die Bahndaten vorliegen:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*#Orbiting_stars

"Because they are so close to a supermassive black hole these stars are candidates for 'squeezars', stars squeezed by gravitational forces."



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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 8.346

06.10.2020 16:48
#5 RE: Nobelpreis für Physik 2020 Antworten

Zitat von Ulrich Elkmann im Beitrag #3
(Wobei ich sagen muß, daß ich es, ad hoc, auch nicht verstanden habe.)


Wegen weil:

Zitat
Penrose's basic construction[2] is to connect a countable sequence of open Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker metric (FLRW) spacetimes, each representing a Big Bang followed by an infinite future expansion. Penrose noticed that the past conformal boundary of one copy of FLRW spacetime can be "attached" to the future conformal boundary of another, after an appropriate conformal rescaling. In particular, each individual FLRW metric g a b { g_{ab}} g_{ab} is multiplied by the square of a conformal factor Ω that approaches zero at timelike infinity, effectively "squashing down" the future conformal boundary to a conformally regular hypersurface (which is spacelike if there is a positive cosmological constant, as is currently believed). The result is a new solution to Einstein's equations, which Penrose takes to represent the entire universe, and which is composed of a sequence of sectors that Penrose calls "aeons".



https://en.wikipedia.org/wiki/Conformal_cyclic_cosmology



Obwohl sich in Penroses Anwendung auf das Laborexperiment "Universum" der Nebel leicht lichtet.

Zitat
Physical implications

The significant feature of this construction for particle physics is that, since bosons obey the laws of conformally invariant quantum theory, they will behave in the same way in the rescaled aeons as in their former FLRW counterparts (classically, this corresponds to light-cone structures being preserved under conformal rescaling). For such particles, the boundary between aeons is not a boundary at all, but just a spacelike surface that can be passed across like any other. Fermions, on the other hand, remain confined to a given aeon, thus providing a convenient solution to the black hole information paradox; according to Penrose, fermions must be irreversibly converted into radiation during black hole evaporation, to preserve the smoothness of the boundary between aeons.

The curvature properties of Penrose's cosmology are also convenient for other aspects of cosmology. First, the boundary between aeons satisfies the Weyl curvature hypothesis, thus providing a certain kind of low-entropy past as required by statistical mechanics and by observation. Second, Penrose has calculated that a certain amount of gravitational radiation should be preserved across the boundary between aeons. Penrose suggests this extra gravitational radiation may be enough to explain the observed cosmic acceleration without appeal to a dark energy matter field.



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