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English version: click hereUm die Gravitation einer dominanten Masse in einem expandierenden Universum zu untersuchen bietet sich die Schwarzschild De Sitter Metrik an:
Die kritische Masse bei der der Horizont des schwarzen Lochs mit dem kosmischen Ereignishorizont zusammenfällt liegt bei
wobei für die Radien der Horizonte
gleich 0 gesetzt und nach r aufgelöst wird.
Die maximale Masse eines schwarzen Lochs in einem De Sitter Universum mit unserer kosmologischen Konstante (Λ≈1e-52/m²) wäre ca. 4.3e52kg:
Die kritische Masse bei der der Horizont des schwarzen Lochs mit dem kosmischen Ereignishorizont zusammenfällt liegt bei
wobei für die Radien der Horizonte
gleich 0 gesetzt und nach r aufgelöst wird.
Die maximale Masse eines schwarzen Lochs in einem De Sitter Universum mit unserer kosmologischen Konstante (Λ≈1e-52/m²) wäre ca. 4.3e52kg:
x-Achse: M (in kg), y-Achse: r (in Mrd. Lj.); blau: Horizontradien (kosmischer Ereignishorizont und EH des SL), rot: Schwarzschildradius rs
Die Anziehungskraft einer Galaxie wie der unseren wird in einer Entfernung von ungefähr 1 Megaparsec durch die Expansion des Universums ausgeglichen, so dass ein Testpartikel der in diesem Abstand von der Galaxie ruht genauso stark von derselben angezogen wird wie er von der dunklen Energie von selbiger wegbeschleunigt wird.
Der physikalische Abstand eines Testpartikels von der dominanten Masse bleibt am kritischen Radius konstant (während sich der Abstand in mitbewegten Koordinaten verringert). Wenn die Masse relativ zur Hintergrundstrahlung ruht, also mit dem Hubbleflow fließt, kann unser Testpartikel nicht mehr ebenfalls relativ zur Hintergrundstrahlung ruhen, da er sich dazu von der Masse entfernen müsste.
Kritischer Radius: die neutonische Orbitalgeschwindigkeit wird gleich der Vakuumrezessionsgeschwindigkeit gesetzt und nach r aufgelöst:
Herleitung: der krtitische Radius ab dem ein Testpartikel relativ zur dominanten Masse stationär bleibt ist mit
und der sich damit ergebenden radialen Viererbeschleunigungskomponente
die gleich 0 gesetzt und nach r aufgelöst wird bei
Mit der im De Sitter Universum geltenden Relation
landen wir bei der weiter oben über die Rezessionsgeschwindigkeit erhaltenen Lösung
Die lokale Fluchtgeschwindigkeit relativ zu einer stationären Boje ist mit
bzw. E=-pt=mc² und nach v aufgelöst
wobei das Minimum immer größer als 0 ist und beim oben erwähnten kritischen Radius liegt, dort beträgt es
Für einen Beobachter der mit der Fluchtgeschwindigkeit unterwegs ist gleicht sich die gravitative und die kinematische Zeitdilatation aus, so dass
Rezessionsgeschwindigkeit freifallender Partikel die nahe dem kritischen Radius entspringen (in natürlichen Einheiten mit G=M=c=1 und Λ=0.01):
Der physikalische Abstand eines Testpartikels von der dominanten Masse bleibt am kritischen Radius konstant (während sich der Abstand in mitbewegten Koordinaten verringert). Wenn die Masse relativ zur Hintergrundstrahlung ruht, also mit dem Hubbleflow fließt, kann unser Testpartikel nicht mehr ebenfalls relativ zur Hintergrundstrahlung ruhen, da er sich dazu von der Masse entfernen müsste.
Kritischer Radius: die neutonische Orbitalgeschwindigkeit wird gleich der Vakuumrezessionsgeschwindigkeit gesetzt und nach r aufgelöst:
Herleitung: der krtitische Radius ab dem ein Testpartikel relativ zur dominanten Masse stationär bleibt ist mit
und der sich damit ergebenden radialen Viererbeschleunigungskomponente
die gleich 0 gesetzt und nach r aufgelöst wird bei
Mit der im De Sitter Universum geltenden Relation
landen wir bei der weiter oben über die Rezessionsgeschwindigkeit erhaltenen Lösung
Die lokale Fluchtgeschwindigkeit relativ zu einer stationären Boje ist mit
bzw. E=-pt=mc² und nach v aufgelöst
wobei das Minimum immer größer als 0 ist und beim oben erwähnten kritischen Radius liegt, dort beträgt es
Für einen Beobachter der mit der Fluchtgeschwindigkeit unterwegs ist gleicht sich die gravitative und die kinematische Zeitdilatation aus, so dass
Rezessionsgeschwindigkeit freifallender Partikel die nahe dem kritischen Radius entspringen (in natürlichen Einheiten mit G=M=c=1 und Λ=0.01):
x-Achse: r (in GM/c²), y-Achse: v (in c); rot: Rezessionsgeschwindigkeit (relativ zu Fidos), grün: Fluchtgeschwindigkeit. Λ=c⁴/G²/M²/100=1/rs²/25
Die Arbeitsblätter im .nb-Format können mit einem Klick auf das jeweilige Bild downgeloadet werden. Vollständige Bewegungsgleichungen: ssds.html, weiterführender Beitrag: hier entlang
