Чи очікується, що чорні діри містять таке ж співвідношення темної матерії до регулярної матерії, як і решта Всесвіту?

Чи очікується, що чорні діри містять таке ж співвідношення темної матерії до регулярної матерії, як і решта Всесвіту? Я чув, що темна речовина розподіляється ореолами навколо галактик. Це робить менш шансом потрапити в чорну діру?

black-hole dark-matter

— joseph.hainline
джерело

Мабуть, ні, тому що регулярні речовини утворюють акуратний диск для нарощення, а темна речовина (наскільки мені відомо) - ні. Чумацький шлях - це 88% темної речовини, але Сонячна система - 99,999999999% регулярної речовини. Один згущується, інший - ні. Але я дозволю, щоб хтось розумніший за мене відповів на це з посиланням на реальну наукову студію чи оцінку. Додам, що може бути певна невизначеність щодо споконвічних чорних дір і скільки темної речовини пішло в їх утворення. Зоряні чорні діри складаються з фактично всієї звичайної матерії

— користувачаLTK

@userLTK Я можу змінити ваш коментар, щоб він читав "всі поточні спостережувані ефекти вказують на те, що темний матер рівномірно розподілений" і так далі, тільки щоб підкреслити, що зараз ми знаємо, як добре дивитись на темну речовину.

— Карл Віттофт

Але ми думаємо, що чорні діри МОЖУТЬ утримувати темну речовину, правда? Темна матерія все ще впливає на гравітацію, якщо нічого іншого правильно?

— joseph.hainline

@CarlWitthoft - це хороший момент. Це, мабуть, був поганий коментар, тому що це відповідь, але я сподівався, що хтось розумніший за мене дасть офіційну відповідь, тоді я видалю коментар. І, Джоспе - так, ймовірно, що темна речовина буде з'їдена і не зможе уникнути чорних дір, але поки ми не дізнаємося, що це таке, я не думаю, що хтось може сказати з певністю. На темну речовину впливає гравітація,

— користувачLTK

Відповіді:

(Коротка відповідь: Ні, прокрутіть до останньої точки.)

Для зовнішнього спостерігача не має значення, чи речовина, що потрапила в чорну діру, була темною речовиною або баріоновим, за теоремою про волосся. Єдині властивості чорної діри з нашої точки зору - це маса, електричний заряд та імпульс кута. (Але ми, звичайно, не розуміємо квантової сили.)
З точки зору матерії, яка потрапила в чорну діру, нічого особливого не відбувається при перетині горизонту події. Це означає, що темна матерія залишається темною, а баріонова матерія залишається баріонічною, якщо дивитися зсередини чорної діри.
Існує певна суперечка щодо того, скільки темної речовини існує у Всесвіті. Наприклад, ця остання стаття в рефераті вказує, що більш точне моделювання кривих обертання галактики могло б усунути великий відсоток очікуваної небаріонової темної речовини. (Зауважте, як @pela в коментарях зазначила, що документи цього автора не були рецензовані, і це може бути підозра.) Очевидно, кількість темної речовини у Всесвіті сильно вплине на відповідь на питання. Слід зазначити, що суперечки здебільшого складаються з невеликої кількості вчених-вокалів, які з’являються непропорційно у ЗМІ. Переглядаючи основні наукові розділи новин, у мене складається враження, що смерть темної речовини, здається, оголошується раз на місяць або близько того.
Утворення надмасивних чорних дір недостатньо вивчено. Одна з гіпотез полягає в тому, що вони можуть утворюватися шляхом послідовного злиття чорних дір зоряної маси. Оскільки останнім часом спостерігаються гравітаційні хвильові спостереження за такими злиттями , і оскільки кандидати на чорні діри з проміжною масою також спостерігалися останнім часом , я припускаю тут, що саме так вони утворюються, і що, таким чином, надмасивні чорні діри зроблені приблизно з того самого матеріалу, що і зоряні маси чорні діри.
Чорні діри втрачають більшу частину своєї маси в процесі формування. Важливо завжди пам’ятати, чи ми говоримо про масу зоряного ядра, яка руйнувалася, утворюючи чорну діру (це часто «маса» чорної діри, про яку йдеться, наприклад, про чорний мінімальний розмір дірка, яка може утворитися від руйнування ядра) або маса чорної діри, як її бачив далекий спостерігач після наднової.
Частинки темної матерії не можуть втратити багато орбітальної енергії, взаємодіючи з іншою речовиною, ні радіацією, тому залишаться на орбіті навколо чорної діри, а не потрапляють, якщо вони не трапляються, якщо навряд чи вдасться потрапити в неї поблизу горизонту події. Ця робота вказує на те, що імітовані надмасивні чорні діри отримують не більше 10% їх маси з темної речовини.

Однак треба сказати, що деякі вчені підозрюють, що темна речовина в першу чергу зроблена з первісних чорних дір. Існує також теорія MACHO ( Massive Compact Halo Objects ), що темна речовина складається з великих компактних тіл, таких як чорні діри, але більшість вважає, що ця теорія не може враховувати темну матерію у Всесвіті.

— користувач25972
джерело

Це лише невеличкий момент, але "трапиться випадково потрапити на квадрат", хоча, як правило, правильно, напевно, не на 100% правильно. Усі масивні частинки, що летять всередині 3 радіусів, судилося потрапити в чорну діру, якщо на них не діятиме зовнішня сила. Їм не потрібно потрапляти прямо в межах 3 радіусів або 2 радіусів від горизонту події. (Я думаю, що це 3x, іноді я читаю 1,5x). Темна матерія повинна регулюватися релятивістськими ефектами, тому існує область захоплення поза горизонтом подій, навіть якщо темна речовина не втрачає жодної орбітальної енергії при зіткненні.

— користувачLTK

Приємна відповідь, але перший документ, на який ви посилаєтесь (Xiaochun & Kuan 2009), я трохи підозрілий. Це не є рефератом, як і всі інші папери Сяочуна. Але наскільки я бачу, як дуже швидко переглядати його, насправді це, здається, приблизно підтверджує прийняте співвідношення речовини темно-баріонів. Я не думаю, що суми суперечок щодо кількості DM (якщо ви не MONDer). Також зауважте, що ваш останній коментар стосується споконвічних чорних дір, тобто все, що вони роблять, є мізерною частиною повнорічної БГ. Але, можливо, саме так ви маєте на увазі під «першочерговим». У всякому разі, +1.

— пела

Також, щоб трохи розширити коментар @ userLTK: Радіуси 1,5 Шварцшильда (

R_{S}

$R_\mathrm{S}$ ) - "сфера фотонів", всередині якої всі вхідні об'єкти будуть спірально перетворюватися на чорну діру (вони все-таки могли втекти, перш ніж дістатися до 1

R_{S}

$R_\mathrm{S}$ якщо активно "намагаються"; наприклад, перехід ліхтарика

1.5 R_{S}

$1.5R_\mathrm{S}$ буде спірально, але все одно може світити світло назовні від БХ, яке могло б вирватися). The

3 R_{S}

$3R_\mathrm{S}$ це "найпотужніша стабільна орбіта", всередині якої довільно невелике збурення спричинить спіраль об'єкта.

— pela

Я згодний абсолютно з @userLTK. Вдаривши чорну діру "квадрат на", я не мав на увазі точно вражати горизонт події, скоріше я задумав це, як видно здалеку; що біля центру є невеликий цільовий регіон, який вони повинні вразити. Я спробую зробити відповідь трохи більш зрозумілою.

— користувач25972

@pela Дякуємо за Ваш відгук про папір Xiaochun & Kuan. Треба визнати, я не перевірив це досить детально. Я також оновлю відповідь на основі ваших відгуків.

— користувач25972

Темна речовина знаходиться (як вважається) в ореолах, які поширюються як до центрів галактик, так і поза більшою частиною нормальної речовини галактик (газ, зірки, пил). Отже, чорна діра всередині галактики могла б і, безсумнівно, поглинути якусь темну речовину. Однак:

Чорні діри зоряної маси утворюються з ядра-колапсу масивної зірки. Оскільки зірки майже повністю є регулярними матеріями, спочатку сформований залишок БГ сам був би зроблений майже повністю з регулярної матерії. Такі БГ можуть згодом зростати, накопичуючи газ (наприклад, від близької зірки бінарного супутника), і в цьому випадку вони набирають масу у вигляді звичайної речовини. Там неминуче буде якийсь - то темної матерії поглинена ЧД , як він обертався в межах своєї батьківської галактики - так само , як BH б проковтнути міжзоряного пилу, наприклад. Але це все одно буде переважно формуватися із звичайної матерії.

Супермасивні чорні діри в центрах галактик, ймовірно, починалися б із якогось руйнування газової хмари чи дуже масивної зірки, яка буде знову-таки регулярною справою. Подальше зростання надмасивних БХ відбувається, насамперед, від міжзоряного газу, що живить накопичувальний диск навколо БХ, плюс епізодична зірка, яка блукає занадто близько - тож, знову ж таки, це в основному регулярна матерія, яка потрапляє в чорну діру. (Центральні області галактик роблять мають яку - то темну матерію, але вони домінують регулярно матерії. Плюс, регулярне речовина у вигляді хмар газу може легко втратити енергію через хмару хмари зіткнень і мийку до центру галактики, де це може живити надмасивну БХ; темна матерія цього не може зробити.)

(Звичайно, як user25972 указует, що це в основному не має відношення до сторонній , як і ми , що вид матерії входить в створення BH. Чорна діра утворюється з темної матерії , буде вести себе так само, що утворилися з регулярною матерії.)

— Пітер Ервін
джерело

Чи знаємо ми, чому, коли утворилася галактика темна речовина не поширювалася аналогічно звичайній матері? Чому воно там у ореолах? Чи не може тяжіння тягнути його як звичайну матерію до скупчень і зірок тощо?

— joseph.hainline

Регулярні речовини у вигляді, наприклад, газових хмар, можуть стикатися та втрачати енергію та кутовий імпульс, так що газ опиниться на менших орбітах ближче до центру (прото-) галактики. Газові хмари також підтримуються проти самопливу внутрішнім тиском, що залежить від (серед іншого) температури; оскільки газ може охолоджуватись радіацією, газові хмари можуть закінчуватися зниженим тиском і, таким чином, руйнуватися, утворюючи скупчення та зірки.

— Пітер Ервін

Отже, у певному сенсі відповідь така: темна матерія і регулярна матерія починалися з подібного розподілу (і руйнуються, утворюючи ореоли в ранньому Всесвіті); але звичайна речовина у вигляді газу може втратити орбітальну енергію і, таким чином, далі руйнуватися тим, що темна матерія не може.

— Пітер Ервін