คาดว่าหลุมดำจะมีอัตราส่วนของสสารมืดต่อสสารปกติเท่ากับส่วนที่เหลือของจักรวาลหรือไม่?

คาดว่าหลุมดำจะมีอัตราส่วนของสสารมืดต่อสสารปกติเท่ากับส่วนที่เหลือของจักรวาลหรือไม่? ฉันได้ยินมาว่าสสารมืดกระจายอยู่ในรัศมีรอบกาแลคซี นั่นทำให้มีโอกาสน้อยที่จะกลืนเข้าไปในหลุมดำหรือไม่?

black-hole dark-matter

— joseph.hainline
แหล่งที่มา

อาจไม่ก่อให้เกิดเรื่องปกติในรูปแบบดิสก์เพิ่มความเรียบร้อยและสสารมืด (ตามความรู้ของฉัน) ไม่ได้ ทางช้างเผือกคือสสารมืด 88% แต่ระบบสุริยะเป็นสสารปกติ 99.999999999% หนึ่งกออื่น ๆ ไม่ได้ แต่ฉันจะปล่อยให้ใครสักคนฉลาดกว่าที่ฉันตอบคำถามนี้โดยอ้างอิงจากสตั๊ดหรือการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ ฉันจะเพิ่มว่าอาจมีความไม่แน่นอนบางอย่างเกี่ยวกับหลุมดำในยุคแรกและสสารมืดในการก่อตัวของพวกเขา หลุมดำของดาวฤกษ์นั้นสร้างจากสสารปกติทั้งหมด

— userLTK

@userLTK ฉันอาจแก้ไขความคิดเห็นของคุณเพื่ออ่าน "เอฟเฟ็กต์ที่สังเกตได้ในปัจจุบันทั้งหมดระบุว่า darkmatter มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอ" และต่อไปเพียงเพื่อเน้นว่าตอนนี้เรารู้แล้วว่าหมอบหมอบเกี่ยวกับสสารมืด

— Carl Witthoft

แต่เราคิดว่าหลุมดำสามารถเก็บสสารมืดได้ถูกต้องใช่ไหม สสารมืดยังคงได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงถ้าไม่มีอะไรถูกต้องอีก?

— joseph.hainline

@CarlWitthoft - เป็นจุดที่ดี มันอาจเป็นความคิดเห็นที่ไม่ดีอยู่แล้วทำให้มันเป็นคำตอบ แต่ฉันหวังว่าบางคนฉลาดกว่าฉันจะให้คำตอบอย่างเป็นทางการแล้วฉันจะลบความคิดเห็น และ Jospeh - ใช่เป็นไปได้ว่าสสารมืดจะถูกกินและไม่สามารถหนีหลุมดำได้ แต่จนกว่าเราจะรู้ว่ามันคืออะไรฉันไม่คิดว่าจะมีใครพูดด้วยความมั่นใจ สสารมืดได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง

— userLTK

คำตอบ:

(คำตอบสั้น ๆ : ไม่เลื่อนไปยังจุดสุดท้าย)

มันไม่เกี่ยวข้องกับผู้สังเกตการณ์ภายนอกว่าสสารที่ตกลงไปในหลุมดำนั้นเป็นสสารมืดหรือแบริออนโดยไม่มีทฤษฎีบททรงผม คุณสมบัติเดียวของหลุมดำจากมุมมองของเราคือมวลประจุไฟฟ้าและโมเมนตัมเชิงมุม (แต่แน่นอนเราไม่เข้าใจแรงโน้มถ่วงควอนตัม)
จากมุมมองของสสารที่ตกลงไปในหลุมดำไม่มีอะไรพิเศษเกิดขึ้นเมื่อข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งหมายความว่าสสารมืดจะอยู่ในที่มืดและสสาร baryonic จะยังคงเป็นแบริออนเมื่อมองจากภายในหลุมดำ
มีข้อโต้แย้งเกี่ยวกับสสารมืดในจักรวาล ตัวอย่างเช่นบทความล่าสุดนี้บ่งชี้ในนามธรรมที่การสร้างแบบจำลองที่แม่นยำมากขึ้นของเส้นโค้งการหมุนกาแลคซีสามารถกำจัดสสารมืดที่ไม่ได้เป็นแบริออนได้ (หมายเหตุตาม @ pela ระบุไว้ในความคิดเห็นว่าเอกสารของผู้เขียนยังไม่ได้รับการตรวจสอบและอาจเป็นที่น่าสงสัย) เห็นได้ชัดว่าปริมาณของสสารมืดในจักรวาลจะส่งผลกระทบต่อคำตอบของคำถามอย่างมาก ฉันควรทราบว่าการโต้เถียงส่วนใหญ่ประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์แกนนำจำนวนเล็กน้อยที่ปรากฏในสื่ออย่างไม่เป็นสัดส่วน ตามหัวข้อวิทยาศาสตร์กระแสหลักฉันได้รับความประทับใจว่าการตายของสสารมืดดูเหมือนว่าจะประกาศเดือนละครั้งหรือมากกว่านั้น
การก่อตัวของหลุมดำมวลมหาศาลนั้นเข้าใจได้ยาก สมมติฐานหนึ่งก็คือพวกมันอาจเกิดจากการรวมตัวกันของหลุมดำมวลดาวฤกษ์อย่างต่อเนื่อง เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงของการรวมตัวกันและเมื่อผู้สมัครสำหรับหลุมดำมวลปานกลางได้รับการสังเกตเมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันจะสมมติที่นี่ว่านี่เป็นวิธีที่พวกเขาก่อตัวขึ้นและหลุมดำมวลมหาศาลนั้น หลุมดำมวลดาวฤกษ์
หลุมดำสูญเสียมวลส่วนใหญ่ในระหว่างกระบวนการก่อตัว เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้เสมอว่าเรากำลังพูดถึงมวลของแกนกลางดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเป็นหลุมดำหรือไม่ (นี่คือ "มวล" ของหลุมดำที่ถูกอ้างถึงเมื่อพูดถึงเช่นขนาดต่ำสุดของดำ หลุมที่สามารถก่อตัวจากแกนกลางยุบตัว) หรือมวลของหลุมดำตามที่ผู้สังเกตการณ์ระยะไกลเห็นหลังจากซุปเปอร์โนวา
อนุภาคสสารมืดไม่สามารถสูญเสียพลังงานของวงโคจรได้มากนักโดยการโต้ตอบกับสสารอื่นหรือโดยการแผ่รังสีดังนั้นจะยังคงอยู่ในวงโคจรรอบหลุมดำมากกว่าที่จะตกลงมาเว้นแต่ว่าพวกมันเกิดขึ้นโดยบังเอิญ บทความนี้ระบุว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่ได้รับการจำลองมานั้นมีจำนวนไม่เกิน 10% ของมวลจากสสารมืด

อย่างไรก็ตามต้องบอกว่านักวิทยาศาสตร์บางคนสงสัยว่าสสารมืดนั้นทำจากหลุมดำในยุคแรก นอกจากนี้ยังมีทฤษฏีของ Macho ( Massive Compact Halo Objects ) ซึ่งสสารมืดนั้นประกอบด้วยวัตถุขนาดใหญ่เช่นหลุมดำ แต่เชื่อกันว่าส่วนใหญ่ทฤษฎีนี้ไม่สามารถอธิบายสสารมืดในจักรวาลได้

— user25972
แหล่งที่มา

เป็นเพียงจุดเล็ก ๆ แต่ "เกิดขึ้นโดยบังเอิญเมื่อถึงจุดที่ควร" ในขณะที่โดยทั่วไปถูกต้องอาจไม่ถูกต้อง 100% อนุภาคขนาดใหญ่ทั้งหมดที่บินภายในรัศมี 3 ดวงจะถูกกำหนดให้ตกลงไปในหลุมดำยกเว้นว่าแรงจากภายนอกกระทำต่อพวกมัน พวกเขาไม่จำเป็นต้องกดโดยตรงภายในรัศมี 3 หรือ 2 รัศมีจากขอบฟ้าเหตุการณ์ (ฉันคิดว่ามันเป็น 3x บางครั้งฉันอ่าน 1.5x) สสารมืดควรอยู่ภายใต้เอฟเฟกต์สัมพัทธภาพดังนั้นจึงมีขอบเขตการจับภาพนอกขอบเขตของเหตุการณ์แม้ว่าสสารมืดจะไม่สูญเสียพลังงานจากการโคจรโดยการชน

— userLTK

คำตอบที่ดี แต่บทความแรกที่คุณลิงก์ไปยัง (Xiaochun & Kuan 2009) ฉันค่อนข้างสงสัยเกี่ยวกับ มันไม่เป็นกรรมการที่เป็นทั้งหมดของเอกสารอื่น ๆ ของเซ่า แต่เท่าที่ฉันสามารถดูได้จากการเรียกดูอย่างรวดเร็วจริง ๆ แล้วดูเหมือนจะยืนยันอัตราส่วนสสารมืดต่อแบริออนที่ยอมรับ ฉันไม่คิดว่าจะมีการโต้เถียงกันมากเกี่ยวกับปริมาณ DM (เว้นแต่ว่าคุณเป็น MONDer) นอกจากนี้โปรดทราบว่าความคิดเห็นล่าสุดของคุณเกี่ยวกับหลุมดำดั่งเดิมเช่นสิ่งที่พวกเขาทำขึ้นมานั้นเป็นส่วนที่ไม่สำคัญของ BH ที่โตเต็มที่ แต่อาจเป็นสิ่งที่คุณหมายถึงโดย "ในตอนแรก" อย่างไรก็ตาม +1

— pela

R_{S}

$R_\mathrm{S}$

R_{S}

$R_\mathrm{S}$

1.5 R_{S}

$1.5R_\mathrm{S}$

3 R_{S}

$3R_\mathrm{S}$

ฉันเห็นด้วยอย่างแน่นอนกับ @userLTK โดยการกดปุ่ม "สี่เหลี่ยมบน" หลุมดำฉันไม่ได้ตั้งใจจะหมายถึงการตีขอบฟ้าเหตุการณ์อย่างแน่นอน แต่ฉันตั้งใจจะให้มันมองจากระยะไกล มีพื้นที่เป้าหมายเล็ก ๆ ใกล้กับศูนย์กลางที่พวกเขาจะต้องยิง ฉันจะพยายามทำให้คำตอบชัดเจนขึ้น

— user25972

@pela ขอบคุณสำหรับความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับเอกสารของ Xiaochun & Kuan ฉันต้องยอมรับว่าฉันไม่ได้ตรวจสอบรายละเอียดเพียงพอ ฉันจะอัปเดตคำตอบตามความคิดเห็นของคุณ

— 25972

สสารมืด (คิดว่าเป็น) ในรัศมีที่แผ่ขยายไปถึงศูนย์กลางของกาแลคซีและนอกสสารส่วนใหญ่ในกาแลคซี (แก๊สดาวฝุ่น) ดังนั้นหลุมดำในกาแลคซีจึงสามารถกลืนสสารมืดบางอย่างได้อย่างไม่ต้องสงสัย อย่างไรก็ตาม:

หลุมดำมวลดาวฤกษ์ก่อตัวจากการยุบตัวของดาวฤกษ์มวลสูง เนื่องจากดาวฤกษ์เกือบทั้งหมดเป็นเรื่องปกติ BH ที่เหลืออยู่ในตอนแรกก็จะถูกสร้างขึ้นมาจากสสารปกติเกือบทั้งหมด BHs ดังกล่าวอาจเติบโตขึ้นในภายหลังโดยการเพิ่มก๊าซ (เช่นจากดาวคู่หูคู่หูที่ใกล้ชิด) ซึ่งในกรณีนี้พวกเขากำลังเพิ่มมวลในรูปแบบของสสารปกติ ย่อมจะมีบางส่วนที่มืดกลืนกินเรื่องโดย BH ขณะที่มันโคจรภายในกาแล็กซีแม่ - เช่นเดียวกับ BH จะกลืนฝุ่นระหว่างดวงดาวบางอย่างเช่น แต่มันจะยังคงก่อตัวขึ้นอย่างท่วมท้นจากเรื่องปกติ

หลุมดำมวลยวดยิ่งในใจกลางกาแลคซีน่าจะเริ่มจากการล่มสลายของเอกภพในช่วงแรกของเมฆก๊าซหรือดาวมวลสูงมากซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นเรื่องปกติ การเติบโตอย่างต่อเนื่องของ BHs มหาศาลนั้นมาจากก๊าซระหว่างดวงดาวที่ให้ดิสก์สะสมมวลรวมรอบดาวฤกษ์ BH รวมทั้งดาวฤกษ์เป็นครั้งคราวที่เดินเข้ามาใกล้เกินไปดังนั้นอีกครั้งมันเป็นเรื่องปกติที่ตกลงไปในหลุมดำ (พื้นที่ภาคกลางของกาแลคซีทำมีสสารมืดบางอย่าง แต่พวกเขากำลังถูกครอบงำโดยเรื่องปกติ. พลัสเรื่องปกติในรูปแบบของเมฆก๊าซสามารถสูญเสียพลังงานได้อย่างง่ายดายผ่านทางชนเมฆเมฆและอ่างล้างจานไปยังศูนย์กลางของจักรวาลที่ มันสามารถเลี้ยง BH ที่ยิ่งใหญ่ได้สสารมืดไม่สามารถทำสิ่งนี้ได้)

(แน่นอนว่าในขณะที่ผู้ใช้ 25,972 คะแนนมันไม่เกี่ยวข้องกับคนนอกอย่างพวกเราว่าสสารชนิดใดที่จะสร้าง BH หลุมดำที่เกิดขึ้นจากสสารมืดจะทำงานเหมือนกันกับสสารปกติ)

— Peter Erwin
แหล่งที่มา

เรารู้หรือไม่ว่าทำไมเมื่อกาแลคซีก่อตัวสสารมืดนั้นไม่ได้แพร่กระจายคล้ายกับสสารปกติ ทำไมมันถึงออกมาเป็นรัศมี แรงดึงดูดของโลกไม่ควรดึงมันเข้าไปในสสารปกติเป็นกระจุกดาวหรือเป็นต้น?

— joseph.hainline

เรื่องปกติในรูปแบบของเมฆก๊าซสามารถชนกันและสูญเสียพลังงานและโมเมนตัมเชิงมุมเพื่อที่ว่าก๊าซจะจบลงบนวงโคจรขนาดเล็กที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางของกาแลคซี (โปรโต -) เมฆก๊าซได้รับการสนับสนุนต่อแรงโน้มถ่วงภายในตัวเองด้วยแรงดันภายในซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (เหนือสิ่งอื่นใด); เนื่องจากก๊าซสามารถทำให้เย็นลงโดยการแผ่รังสีเมฆก๊าซสามารถจบลงด้วยแรงดันต่ำลงและยุบลงเป็นกลุ่มก้อนและดาว

— ปีเตอร์เออร์วิน

ดังนั้นคำตอบในแง่หนึ่งก็คือสสารมืดและสสารปกติเริ่มต้นด้วยการแจกแจงที่คล้ายกัน (และทรุดตัวลงเพื่อก่อให้เกิดรัศมีในจักรวาลยุคแรก); แต่สสารปกติในรูปแบบของก๊าซสามารถสูญเสียพลังงานของวงโคจรและทำให้ยุบเพิ่มเติมในแบบที่สสารมืดไม่สามารถ

— ปีเตอร์เออร์วิน