Wie kann man die Raumzeit verzerren?

3 Antworten

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Durch Gravitation. 😅


LegendaryWisdom  23.09.2021, 13:30

FĂŒr glĂ€ubige Startrek-Fans gab es noch nie den Hauch eines Zweifels: Die Raumzeit wird in der NĂ€he bestimmter galaktischer Objekte verzerrt. Die Wissenschaftlergemeinde war dagegen bisher zurĂŒckhaltender. Doch jetzt ist zwei Arbeitsgruppen der experimentelle Nachweis des Lense-Thirring-Effekts gelungen.

Das PhĂ€nomen wurde bereits im Jahre 1918 vorhergesagt – es stellt eine Konsequenz aus Einsteins Allgemeiner RelativitĂ€tstheorie dar. Diese postuliert, daß durch jeden rotierenden Körper eine Raumzeit-VerkrĂŒmmung hervorgerufen wird, sogar von der Erde. Aber da die Erde nicht sehr schwer ist und auch nicht sehr schnell rotiert, ist der erwartete Effekt sehr klein. Außerdem wird er von einer Vielzahl anderer PhĂ€nomene ĂŒberlagert, so daß diesbezĂŒgliche Messungen extrem schwierig sind. Möglicherweise könnte der Satellit LAGEOS III Ergebnisse liefern.

Doch so lange wollten italienische Forscher nicht warten und schlugen vor kurzem vor, daß der Effekt in der NĂ€he rotierender Neutronensterne auftreten könnte. Ein Team vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) verfolgte eine Ă€hnliche Idee und untersuchte mehrere schwarze Löcher, deren Rotation sie kĂŒrzlich nachgewiesen hatten. Beide Forscherteams bedienten sich dazu des Rossi X-ray Timing Explorers (RXTE), eines Satelliten, der zu Ehren des MIT-Professors Bruno B. Rossi, einem Pionier auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen-Astronomie, benannt wurde. Auf der Tagung der High Energy Division der American Astronomical Society am 6.11.97 stellten sie ihre Ergebnisse der Öffentlichkeit vor.

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LegendaryWisdom  23.09.2021, 13:31
@LegendaryWisdom

Quirlige Neutronensterne

Die vom RXTE gelieferten Daten stammen von fĂŒnfzehn Neutronensternen, die mit ungefĂ€hr 300 Umdrehungen pro Sekunde rotieren. Sie werden von Materieansammlungen umkreist, die sie circa 1000 Mal pro Sekunde umlaufen. Daraus folgt, daß diese Materie sich mit der phantastischen Geschwindigkeit von 100.000 km/s bewegt, was einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit entspricht.

Zwei italienische Wissenschaftler bemerkten als erste, daß die Röntgenstrahlenemissionen mehrerer dieser Neutronensterne charakteristische IntensitĂ€tsschwankungen aufweisen, die genau so aussehen, als wĂŒrden die Sterne Raum und Zeit durch bei ihrer Rotation mit sich reißen. Luigi Stella vom Astronomischen Observatorium in Rom und Mario Vietri von der 3. UniversitĂ€t von Rom erkannten in den niedrigen Umlaufbahnen der Materie um die Neutronensterne die einzigartige Möglichkeit, die Lense-Thirring-PrĂ€zession nachzuweisen. Als PrĂ€zession wird die Bewegung der Drehachse eines Körpers um eine gedachte Achse, die fest im Raum steht, bezeichnet. Ein bekanntes Beispiel ist der torkelnde Spielzeugkreisel, der von der Erdanziehungskraft zum Schlingern gebracht wird. Die Lense-Thirring-PrĂ€zession zeigt an, wie sich die GravitationskrĂ€fte der Neutronensterne Ă€ndern, wenn sie anfangen zu rotieren. Nach der Theorie sollte sie sich alle zehn bis dreißig Sekunden wiederholen.

Dementsprechend suchten die Forscher im Bereich der vorhergesagten Werte nach regelmĂ€ĂŸigen Mustern in der IntensitĂ€t der Röntgenstrahlung. „Wir waren sehr aufgeregt, als wir sahen, daß drei der Neutronensterne ein zusĂ€tzliches Signal zeigten, das gut innerhalb des vorhergesagten Bereichs der Lense-Thirring-PrĂ€zession lag”, sagt Luigi Stella. „In einem Fall Ă€ndert dieses Signal seine Frequenz so wie die umkreisende Materie ihre Umlauffrequenz Ă€ndert. Und zwar genau so, wie es vom Lense-Thirring-Effekt vorhergesagt wird.” Um keine Fehlinterpretation der Messungen zu riskieren, mĂŒssen alle PhĂ€nomene, die eine Lense-Thirring-PrĂ€zession ĂŒberlagern oder sogar vortĂ€uschen könnten, besonders aufmerksam ĂŒberprĂŒft werden. Aber „die PrĂ€zession, die von anderen Effekten erwartet wird, ist deutlich langsamer als die Lense-Thirring-PrĂ€zession solcher schnell rotierender Neutronensterne”, meint Mario Vietri. Dennoch sind noch nicht alle Zweifel ausgerĂ€umt: „Da die Materie Neutronensterne auf verschiedenen Umlaufbahnen umkreisen kann, sind verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten und damit auch PrĂ€zessionsfrequenzen möglich. Wir können nicht ganz sicher sein, daß die von uns beobachtete Modulation auf den Lense-Thirring-Effekt zurĂŒckzufĂŒhren ist. Offensichtlich sind genauere Untersuchungen und Modelle erforderlich." Dennoch: Der Nachweis einer der grundlegendsten Voraussagen der Allgemeinen RelativitĂ€tstheorie war durch die Messungen greifbar nahe.

Schwarze Löcher wirken wie WirbelstĂŒrme

Forscher des MIT und vom NASA Goddard Space Flight Center sorgten dann fĂŒr den ersten Nachweis, daß rotierende schwarze Löcher Raum und Zeit verzerren, wenn sie Materie spiralförmig in sich hineinziehen – Ă€hnlich wie ein Wirbelsturm Objekte in seinem Weg mitreißt. „Wenn unsere Interpretation richtig ist, kann man das als den Beweis der Existenz von Raumzeit-Verzerrungen in der NĂ€he von rotierenden schwarzen Löchern ansehen”, sagt Dr. Wei Cui vom MIT Center for Space Research.

Schwarze Löcher sind außergewöhnlich dichte Objekte mit einem so starken Gravitationssog, daß kein Licht aus ihnen entkommen kann. Da schwarze Löcher nicht direkt beobachtet werden können, kann auf ihre Existenz nur aus Beobachtungen des Verhaltens von begleitenden Sternen geschlossen werden. Die gewaltige Anziehungskraft zwingt jene, um das schwarze Loch zu rotieren. Dabei entreißt es dem Stern Materie, die es in die Umlaufbahn einer ringförmigen Scheibe aus Gas zieht, welche sich um das schwarze Loch herum bewegt. Wenn die Materie in der Scheibe dichter und dichter an das schwarze Loch herankommt, heizt sie sich auf und beginnt, Röntgenstrahlung auszusenden.

Cuis Team nutzte diese Röntgenstrahlenemissionen, um zu bestimmen, ob eine RaumzeitkrĂŒmmung stattfand. Durch die Messung von IntensitĂ€tsschwankungen der Röntgenstrahlung konnten sie Störungen in der Umlaufbahn der Materie zu sehen. Das bedeutet, daß die Umlaufbahn der Materie sich selbst um die Drehachse des schwarzen Loches dreht. Damit ist der Nachweis der RaumzeitkrĂŒmmung in diesem System erbracht, denn auf diese Weise kann Materie nur dann angezogen werden, wenn der Raum und die Zeit, in der sie existiert, ebenfalls angezogen werden.

„NatĂŒrlich gibt es noch eine Menge offener Fragen zu den Prozessen der Röntgenstrahlenemission aus schwarzen Löchern. Aber die Beobachtungen in diesem Fall scheinen die Existenz der Raumzeitverzerrung durch rotierende schwarze Löcher anzuzeigen”, sagt Cui.

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xXErdbeerchenXx  23.09.2021, 13:35
@LegendaryWisdom

Ja googlen, und dann random irgendwo was rauskopieren und so tun als wĂŒsste ich was, kann ich auch. 😂😅

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Blume8576  23.09.2021, 17:38
@LegendaryWisdom

Man kann also direkt nicht sehen was physikalisch dort passiert, weis aber das es RaumkrƱmung sein muss. .....so so .....naja ...

Zeit ist der Physik eindeutig definiert als Sachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen.

Raumzeit = Raumsachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen

Woraus besteht Raum um verzerrt werden zu können?

Welche Kraft stezt wo am Raum an , um ihn zu verzerren.

Wie ist die Formel zur Raumzeit?

Raum = LÀnge *Breite *Höhe

Raumzeit = LĂ€nge * Breite * Höhe .....und nun...? +Ă· × oder - Sachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen?

Wenn Raum und Zeit verknƱpft sind was passiert mit dem Raum wenn die Zeit vergeht?

Wieviel Zeit ist mit 1m^3 Raum verbunden?

Wenn man 1m^3 Raum, in Form eines WƱrfel nimmt, wie Stark muss man ihn wohin verzerren um eine Anziehung von 9,81m/s^2 zu bekommen. Löse zeichnerisch ....

....wer will noch mehr Fragen zur ominösen Raumzeit .....

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SlowPhil  27.09.2021, 12:17
@Blume8576

Sooft Du immer wieder dasselbe postest, wirst Du immer denselben Widerspruch ernten:

Zeit ist der Physik eindeutig definiert als Sachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen.

Nicht Sachverhalt, sondern Struktur. Ein Sachverhalt ist so etwas wie "dieses Ereignis ist frĂŒher passiert als jenes". Sie ist freilich vom Raum nicht zu trennen, der dann ebenso als "Struktur zur Beschreibung der relativen Position von Ereignissen" zu definieren ist.

Die Raumzeit
Raumzeit = Raumsachverhalt zur Beschreibung der Abfolge von Ereignissen

Diese Aneinanderreihung dient nur dem Zweck, den Begriff der Raumzeit ins LÀcherliche zu ziehen, was seinerseits lÀcherlich ist. Richtig ist:

Raumzeit = Struktur zur Beschreibung der relativen Position und Abfolge von Ereignissen

Wie ist die Formel zur Raumzeit?
Raum = LÀnge *Breite *Höhe

Das ist Volumen, genauer das Volumen eines Quaders. Im Raum geht es aber nicht immer um das Volumen eines Körpers, sondern auch um die Position eines Punktes, z.B. des Schwerpunktes eines Körpers.

Raumzeit = LĂ€nge * Breite * Höhe .....und nun...? +Ă· ×

Wenn schon, dann ∙ Zeitspanne. In einem Raum der Abmessungen Δx×Δy×Δz steigt eine Party mit der Dauer Δt. Dann ist

Δx∙Δy∙Δz∙cΔτ

bzw.

(Δx⁄c)∙(Δy⁄c)∙(Δz⁄c)∙Δt

das Vierervolumen des Vorgangs, also der Party. Es ist LORENTZ- invariant.

Wieviel Zeit ist mit 1m^3 Raum verbunden?

Die Frage ist falsch gestellt, denn es gibt keine feste Beziehung. Die Party kann ja im selben Raum lĂ€nger oder kĂŒrzer dauern.

Bei der Raumzeit geht es aber vor allem um Ereignisse, nĂ€mlich das Wo und Wann. Beide bilden gewissermaßen die Position in der Raumzeit.

Das Wo und auch das Wann selbst sind abhÀngig davon, welches (raumzeitliche) Koordinatensystem wir verwenden.

Zur Verzerrung der Raumzeit

Wenn Du kein Gewicht und keine TrĂ€gheitskrĂ€fte spĂŒrst, weißt Du, dass Deine Weltlinie (WL) eine GeodĂ€tische ist, die geradeste Linie, die es geben kann.

Angenommen, Du parkst Dein Raumfahrzeug unweit eines Asteroiden, in zunĂ€chst fester Position. Deine WL und die des Asteroiden sind natĂŒrlich geodĂ€tisch. In einer geometrisch flachen Raumzeit wĂ€re zu erwarten, dass ihr eure relativen Positionen beibehaltet, eure WL parallel verlaufen.

Tun sie aber nicht. Ähnlich wie die Meridiane aufeinander zu laufen und sich in jedem Pol treffen, laufen auch eure WL aufeinander zu, ohne dass Du etwa ein Ziehen spĂŒrst. Wenn Dein Raumfahrzeug auf der OberflĂ€che landet, spĂŒrst Du hingegen ein Gewicht. Deine WL ist n nicht lĂ€nger geodĂ€tisch, Ă€hnlich wie die eines Breitenkreises, der nicht der Äquator ist.

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Hallo Serafim777,

vermutlich willst Du auf den Warp- Antrieb hinaus. Nach dem, was wir bislang wissen, ist das mehr als aufwÀndig und erfordert gigantische Energiekonzentrationen.

Was ein Stichwort ist: Hohe Energiekonzentrationen (wohlbemerkt: Materie ist besonders stark konzentrierte Energie, 1kg entspricht ca. 25TWh), Impulsdichten, mechanische Spannungen und DrĂŒcke fĂŒhren automatisch zu einer Verzerrung der Raumzeit.

Dies wird durch EINSTEINs Feldgleichungen zum Ausdruck gebracht, die den Energie-Impuls- Tensor (er enthĂ€lt o.g. GrĂ¶ĂŸen) mit dem RICCI- Tensor und dem metrischen Tensor in Beziehung setzt. Diese beschreiben die innere Geometrie der Raumzeit, bzw. deren Anweichung von der MINKOWSKI- Geometrie, die durch

(1.1) dτÂČ = dtÂȠ− (dxÂČ + dyÂČ + dzÂČ)⁄cÂČ

bzw.

(1.2) dςÂČ = dxÂČ + dyÂČ + dzÂȠ− cÂČdtÂČ

gegeben ist. Dabei ist dτ eine kurze Zeitspanne auf einer Uhr Ώ, die sich relativ zu einer Bezugsuhr U mit einer Geschwindigkeit

(2) vâ€ș = (dx⁄dt; dy⁄dt; dz⁄dt)

bewegt, bzw. dς ist der Abstand zwischen zwei solchen Uhren Ώ₁ und Ώ₂, die relativ zueinander stationĂ€r sind und – von U aus beurteilt – im Abstand dt eine bestimmte Zeit τ₀ anzeigen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

durch Masse. Einfach mehr essen - die Wirkung wird kaum messbar sein, aber man kann sie ausrechnen.