Erwarten Sie, dass Schwarze Löcher dasselbe Verhältnis von dunkler Materie zu regulärer Materie enthalten wie der Rest des Universums?

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Erwarten Sie, dass Schwarze Löcher dasselbe Verhältnis von dunkler Materie zu regulärer Materie enthalten wie der Rest des Universums? Ich habe gehört, dass dunkle Materie in Halos um Galaxien verteilt ist. Ist es deshalb weniger wahrscheinlich, in ein Schwarzes Loch aufgenommen zu werden?

joseph.hainline
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Wahrscheinlich nicht, denn reguläre Materie bildet eine ordentliche Akkretionsscheibe und dunkle Materie (meines Wissens) nicht. Die Milchstraße besteht zu 88% aus dunkler Materie, während das Sonnensystem zu 99,999999999% aus regulärer Materie besteht. Einer klumpt, der andere nicht. Aber ich lasse jemanden schlauer als ich darauf antworten, indem er sich auf ein echtes wissenschaftliches Gestüt oder eine Schätzung bezieht. Ich werde hinzufügen, dass es einige Unsicherheiten bezüglich der ursprünglichen Schwarzen Löcher geben könnte und wie viel dunkle Materie in ihre Formation geflossen ist. Stellare Schwarze Löcher bestehen im Wesentlichen aus allen regulären
Materien
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@userLTK Ich könnte Ihren Kommentar dahingehend ändern, dass er lautet: "Alle derzeit beobachteten Effekte weisen darauf hin, dass die Dunkle Materie gleichmäßig verteilt ist."
Carl Witthoft
Aber wir glauben, dass Schwarze Löcher dunkle Materie halten KÖNNEN, richtig? Dunkle Materie ist immer noch von der Schwerkraft betroffen, wenn nichts anderes stimmt?
Joseph.Hainline
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@ CarlWitthoft - das ist ein guter Punkt. Es war wahrscheinlich sowieso ein schlechter Kommentar, weil es eine Antwort ist, aber ich hatte gehofft, dass jemand, der klüger ist als ich, eine offizielle Antwort geben würde, dann werde ich den Kommentar löschen. Und, Jospeh - ja, es ist wahrscheinlich, dass dunkle Materie von Schwarzen Löchern gefressen wird und diesen nicht entkommen kann. Dunkle Materie wird durch die Schwerkraft beeinflusst,
userLTK

Antworten:

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(Kurze Antwort: Nein, scrolle zum letzten Punkt.)

  • Für einen externen Beobachter ist es unerheblich, ob es sich nach dem No-Hair-Theorem um dunkle oder baryonische Materie handelt. Die einzigen Eigenschaften eines Schwarzen Lochs aus unserer Sicht sind Masse, elektrische Ladung und Drehimpuls. (Aber natürlich verstehen wir die Quantengravitation nicht.)
  • Aus Sicht der Materie, die in das Schwarze Loch gefallen ist, passiert beim Überschreiten des Ereignishorizonts nichts Besonderes. Dies bedeutet, dass dunkle Materie dunkel bleibt und baryonische Materie baryonisch bleibt, wenn sie aus dem Inneren des Schwarzen Lochs betrachtet wird.
  • Es gibt einige Kontroversen darüber, wie viel dunkle Materie im Universum existiert. In diesem kürzlich erschienenen Artikel wird beispielsweise abstrakt darauf hingewiesen, dass eine genauere Modellierung der galaktischen Rotationskurven einen großen Prozentsatz der erwarteten nicht-baryonischen dunklen Materie eliminieren könnte. (Beachten Sie, wie @pela in den Kommentaren anzeigte, dass die Artikel dieses Autors nicht von Fachleuten begutachtet wurden und vermutet werden könnten.) Offensichtlich würde die Menge der dunklen Materie im Universum die Antwort der Frage stark beeinflussen. Ich möchte darauf hinweisen, dass sich die Kontroverse hauptsächlich aus einer kleinen Anzahl von Stimmwissenschaftlern zusammensetzt, die in den Medien überproportional auftreten. Wenn ich den Mainstream-Abschnitten der Nachrichtenwissenschaft folge, habe ich den Eindruck, dass der Tod der dunklen Materie etwa einmal im Monat angekündigt wird.
  • Die Bildung von supermassiven Schwarzen Löchern ist kaum bekannt. Eine Hypothese ist, dass sie durch sukzessive Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit Sternenmasse entstehen können. Da es in letzter Zeit Gravitationswellenbeobachtungen solcher Fusionen gegeben hat und in letzter Zeit auch Kandidaten für mittlere Massen von Schwarzen Löchern beobachtet wurden, gehe ich davon aus, dass sie sich so bilden und dass supermassive Schwarze Löcher daher in etwa aus dem gleichen Material bestehen wie Sternmasse Schwarze Löcher.
  • Schwarze Löcher verlieren während des Entstehungsprozesses den größten Teil ihrer Masse. Es ist wichtig, immer im Hinterkopf zu behalten, ob es sich um die Masse des Sternkerns handelt, der zusammengebrochen ist, um das Schwarze Loch zu bilden (dies ist oft die "Masse" eines Schwarzen Lochs, auf die Bezug genommen wird, wenn von z. B. der Mindestgröße Schwarz gesprochen wird Loch, das sich aus dem Kernkollaps bilden kann) oder die Masse des Schwarzen Lochs, wie sie ein entfernter Beobachter nach der Supernova sieht.
  • Dunkle Materieteilchen können weder durch Wechselwirkung mit anderer Materie noch durch Strahlung viel Orbitalenergie verlieren. Sie bleiben daher in der Umlaufbahn um ein Schwarzes Loch und fallen nicht hinein, es sei denn, sie treffen es zufällig in der Nähe des Ereignishorizonts. Dieses Papier zeigt, dass simulierte supermassereiche Schwarze Löcher nicht mehr als 10% ihrer Masse aus dunkler Materie ableiten.

Es muss jedoch gesagt werden, dass einige Wissenschaftler vermuten, dass dunkle Materie in erster Linie aus primordialen Schwarzen Löchern besteht. Es gibt auch die Theorie von MACHOs ( Massive Compact Halo Objects ), dass dunkle Materie aus großen kompakten Körpern wie schwarzen Löchern besteht, aber die meisten glauben, dass diese Theorie die dunkle Materie im Universum nicht erklären kann.

user25972
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Nur ein kleiner Punkt, aber "Zufällig treffen", obwohl im Allgemeinen richtig, ist wahrscheinlich nicht 100% richtig. Alle massereichen Partikel, die innerhalb von 3 Radien fliegen, sind dazu bestimmt, in das Schwarze Loch zu fallen, sofern keine äußere Kraft auf sie einwirkt. Sie müssen nicht nur 3 oder 2 Radien vom Ereignishorizont entfernt direkt treffen. (Ich denke es ist 3x, manchmal lese ich 1.5x). Dunkle Materie sollte von relativistischen Effekten beherrscht werden, sodass sich außerhalb des Ereignishorizonts ein Einfangbereich befindet, auch wenn die Dunkle Materie durch Kollision keine Orbitalenergie verliert.
UserLTK
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Gute Antwort, aber das erste Papier, auf das Sie verweisen (Xiaochun & Kuan 2009), ist mir etwas verdächtig. Es ist nicht referiert, wie alle anderen Papiere von Xiaochun. Aber soweit ich von Surfen sehr schnell durch sie sehen kann, scheint es tatsächlich zu grob bestätigt das akzeptierte Dunkel-baryonischer Materie Verhältnis. Ich glaube, es gibt keine großen Kontroversen über den DM-Betrag (es sei denn, Sie sind MONDer). Beachten Sie auch, dass es in Ihrem letzten Kommentar um ursprüngliche Schwarze Löcher geht, dh, was auch immer sie enthalten, ist ein vernachlässigbarer Teil des ausgewachsenen BH. Aber vielleicht meinen Sie das "an erster Stelle". Wie auch immer, +1.
Pela
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RSRS1.5RS3RS
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Ich stimme mit @userLTK absolut überein. Indem ich das Schwarze Loch "Quadrat auf" traf, wollte ich nicht genau auf den Ereignishorizont hinweisen, sondern wollte, dass es von weitem gesehen wird. dass es eine kleine Zielregion in der Nähe des Zentrums gibt, die sie treffen müssen. Ich werde versuchen, die Antwort etwas klarer zu machen.
user25972
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@pela Vielen Dank für Ihr Feedback zu Xiaochun & Kuan. Ich muss zugeben, dass ich es nicht ausführlich genug überprüft habe. Ich werde die Antwort auch basierend auf Ihrem Feedback aktualisieren.
user25972
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Dunkle Materie ist (vermutlich) in Halos, die sich sowohl bis zu den Zentren von Galaxien als auch außerhalb der meisten normalen Materie in Galaxien (Gas, Sterne, Staub) erstrecken. Ein Schwarzes Loch in einer Galaxie könnte und wird zweifellos dunkle Materie aufnehmen. Jedoch:

Schwarze Löcher mit Sternenmasse entstehen aus dem Zusammenbruch eines massereichen Sterns. Da Sterne fast ausschließlich aus regulärer Materie bestehen, wäre der ursprünglich gebildete BH-Rest selbst fast ausschließlich aus regulärer Materie entstanden. Solche BHs könnten später wachsen, indem sie Gas ansammeln (z. B. von einem nahen, binären Begleitstern). In diesem Fall nehmen sie Masse in Form von regulärer Materie zu. Es würde unweigerlich sein einige dunkele Materie von dem BH geschluckt , wie es in seiner Muttergalaxie umkreist - ebenso wie der BH etwas interstellaren Staub, zum Beispiel schlucken würde. Aber es würde immer noch überwiegend aus regulärer Materie bestehen.

Supermassive Schwarze Löcher in Galaxienzentren würden wahrscheinlich von einem Kollaps einer Gaswolke oder eines sehr massereichen Sterns im frühen Universum ausgehen, was wiederum größtenteils reguläre Materie wäre. Das anschließende Wachstum supermassereicher BHs erfolgt hauptsächlich durch interstellares Gas, das eine Akkretionsscheibe um das BH herum speist, sowie durch den gelegentlichen Stern, der zu nah wandert - es handelt sich also wieder hauptsächlich um reguläre Materie, die in das Schwarze Loch fällt. (Die zentralen Regionen von Galaxien tun etwas dunkler Materie haben, aber sie sind durch regelmäßige Materie dominiert. Außerdem regelmäßige Materie in Form von Gaswolken können leicht verlieren Energie über Cloud-Cloud - Kollisionen und Waschbecken zum Zentrum der Galaxie, wo es könnte ein supermassives BH füttern; dunkle Materie kann das nicht.)

(Natürlich ist es, wie user25972 betont, für Außenstehende wie uns weitgehend irrelevant, welche Art von Materie zur Herstellung eines BH beiträgt. Ein aus dunkler Materie gebildetes Schwarzes Loch würde sich genauso verhalten wie ein aus regulärer Materie gebildetes.)

Peter Erwin
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Wissen wir, warum die dunkle Materie bei der Entstehung der Galaxie nicht ähnlich wie die reguläre Materie verteilt wurde? Warum ist es da draußen in Heiligenscheinen? Sollte die Schwerkraft es nicht wie normale Materie in Klumpen und Sterne usw. hineinziehen?
joseph.hainline
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Regelmäßige Materie in Form von zB Gaswolken kann kollidieren und Energie und Drehimpuls verlieren, so dass das Gas auf kleineren Bahnen landet, die näher am Zentrum der (Proto-) Galaxie liegen. Gaswolken werden auch durch inneren Druck gegen die Selbstgravitation abgestützt, der unter anderem von der Temperatur abhängt; Da sich Gas durch Strahlung abkühlen kann, können Gaswolken mit geringerem Druck enden und so zusammenfallen und Klumpen und Sterne bilden.
Peter Erwin
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Die Antwort lautet also in gewissem Sinne: Dunkle Materie und reguläre Materie begannen mit ähnlichen Verteilungen (und kollabierten, um im frühen Universum Lichthöfe zu bilden); Aber reguläre Materie in Form von Gas kann Orbitalenergie verlieren und so weiter kollabieren, wie dies mit dunkler Materie nicht möglich ist.
Peter Erwin