Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße 1

Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße

Im Informationsblatt der DPG „Physik konkret“ Nr.23 vom Juli 2015

https://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/physik_konkret/pix/Physik_Konkret_23.pdf

werden Untersuchungen das Schwarzen Loches im Zentrum der Milchstraße vorgestellt:

„Im Zentrum unserer Milchstraße befindet sich ein Objekt; Astronomen bezeichnen es als Sagittarius A* oder Sgr A*. Das etwa 26 000 Lichtjahre von der Erde entfernte Gebilde ist nicht sichtbar, konzentriert auf engstem Raum aber etwa vier Millionen Sonnenmassen. Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass es sich um ein sogenanntes Schwarzes Loch handelt. Durch seine enorme Schwerkraft beeinflusst es einen kleinen Haufen von etwa 40 Sternen – den so genannten S-Cluster. Sterne, die ihm nahe kommen, zwingt es zu sehr hohen Umlaufgeschwindigkeiten. Zudem saugt es Materie aus seiner Umgebung an. Die heizt sich auf und beginnt zu leuchten. […]

Die Wechselwirkung von Sgr A* mit seiner Umgebung lässt sich ebenso anhand der Bewegung der Nachbarsterne beobachten [2]. Ein Objekt im S-Cluster leuchtet hell im Infraroten. Es ist offenbar von Staub und Gas eingehüllt und wird deswegen Dusty S-Cluster Object (DSO; Fig. 3) oder einfach G2 genannt [3, 4]. Neue Daten [...], zeigen, dass dieses Objekt im Mai 2014 bis auf 160 Astronomische Einheiten an das Schwarze Loch herankam. Das entspricht etwa der vierfachen Entfernung des Pluto von der Sonne. Kurz vor der engsten Annäherung entfernte es sich mit 2700 ± 60 km/s von uns, kurz nachher kam es mit 3320 ± 60 km/s auf uns zu. Es gab aber keine Anzeichen dafür, dass G2 Gas verloren hätte, auseinandergezogen oder gar zerstört worden wäre: Es hat die extreme Annäherung an das Schwarze Loch offenbar unbeschadet überstanden. Auch das Schwarze Loch blieb von dem Vorgang völlig unbeeindruckt: es ließ keine Anzeichen erhöhter Aktivität erkennen.“

Dies veranlasste Dieter Grosch zu folgenden Überlegungen, die auf seiner Homepage http://www.grosch.homepage.t-online.de/ unter dem Titel „Erkenntnisse zum Aufbau des Kosmos“ zu finden sind.

„Bei der untrersuchung in der Umgebung des „Schwarzen Loches“ SL der Milchstraße kann man bei Einsatz meiner „Weltformel“ zu den folgenden Ergebnissen kommen.

Betrachtet man das von mir als "Kometen" bezeichnete Objekt nach dieser Formel, dann bekommt man

m_SL = v²*r/(2*Pi)² = 3E6²*160*1,5E11/40 = 5,4E24 kg

und wenn man dann dagegen die sich um das gleiche SL sich bewegende Sonne berechnet, dann ergibt sich für das SL

m_SL = 2,2E5²*26000*9E15/40 = 2,8E29 kg

Das kann also nicht stimmen“

In der Tat – das kann nicht stimmen. Folgende Fehler liegen vor:

1. Die verwendete Formel ist unsinnig:

mSL=v2 r

( 2π )2 .

Hiernach hätte die Masse die Einheit [mSL]=m 3

s2 statt kg. Weiter entspricht eine Masse von

m=5,4⋅1024 kg nur etwa 2,7 Millionstel der Sonnenmasse – hat also mit den angegebenen „etwa vier Millionen Sonnenmassen“ für das SL nichts zu tun.

Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße 2

2. Der Verweis von Dieter Grosch auf seine „Weltformel“ ist ebenfalls falsch. Auf seiner Homepagegibt er als „Weltformel“ in mehreren Artikeln an:

G0 meT=v2 r=( vx )

2

x2r=(2π)2 [m3/s2 ] .

Im August 2016 ist diese Beziehung ohne Angabe von Gründen verändert worden zu

G0 meT=(2π)2( v

x)2

x2 r .

Aus beiden Versionen kann auch bei Verallgemeinerung auf beliebige Massen nicht die

verwendete falsche Massenformel m=v2 r

(2π )2 abgeleitet werden.

3. Tatsächlich liegt hier die Struktur des Newtonschen Gravitationsgesetzes zugrunde, auf das sich Dieter Grosch oft und gern beruft (in der Regel jedoch fehlerhaft anwendet):

GM m

r 2 =mv2

r

⇒ G M =v2 r

⇒ M =v2 rG

.

Daran ist klar erkennbar: In der falschen Massenformel ist statt der Gravitationskonstanten G in unsinniger Weise die Zahlenkonstante (2π)

2 verwendet worden.

4. Für die Geschwindigkeit v des G2-Objektes, das um das Schwarze Loch umläuft, wurde 3000 km/s verwendet – also das Mittel aus den Angaben im Text. Der Abstand ist mit 160 AE angegeben, so dass sich ergibt:

mSL=(3⋅106 m /s)

2⋅160⋅1,496⋅1011 m

6,673⋅10−11 m 3/kg s2

=3,228⋅1036 kg .

Dies entspricht 1,6 Millionen Sonnenmassen – d.h. diese Näherungsrechnung ist in grundsätzlicher Übereinstimmung mit der im Text genannten Masse: mSL≈4⋅106⋅M Sonne .

5. Zur Berechnung der „Bewegung der Sonne um das Schwarze Loch“: Hier übersieht Dieter Grosch, dass die Sonne nicht nur vom SL allein, sondern von der gesamten Masse zwischen Sonne und galaktischem Zentrum gravitativ beeinflusst wird. Die Entfernung der Sonne vom galaktischen Zentrum mit dem Schwarzen Loch beträgt etwa 26000 Lichtjahre. Die Umlaufgeschwindigkeit ist v≈220 km /s . Berechnet man damit wie in Punkt 4 die umlaufene Zentralmasse, so ergibt sich

M =(220⋅103 m /s)

2⋅26⋅103

⋅9,461⋅1015 m

6,673⋅10−11 m3/ kg s2

=1,784⋅1041 kg .

Das stimmt – wie zu erwarten war – nicht mit der Masse des Schwarzen Loches überein. Das Ergebnis entspricht etwa 90 Milliarden Sonnenmassen. Da die gesamte sichtbare Masse der Milchstraße auf 400 Milliarden Sonnenmassen geschätzt wird, ist dies Ergebnis durchaus plausibel.

Die folgende Grafik (aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe) veranschaulicht die wirklichen Verhältnisse. Zusätzlich eingetragen ist noch eine fiktive Kreisbahn der Sonne um das galaktische Zentrum.

Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße 3

Sonne