Ожидается ли, что черные дыры будут содержать такое же соотношение темной материи и обычной материи, как и во всей остальной вселенной?

Ожидается ли, что черные дыры будут содержать такое же соотношение темной материи и обычной материи, как и во всей остальной вселенной? Я слышал, что темная материя распределена в гало вокруг галактик. Уменьшает ли это вероятность попадания в черную дыру?

(Краткий ответ: Нет, прокрутите до последнего пункта.)

• Для стороннего наблюдателя не имеет значения, была ли материя, упавшая в черную дыру, темной или барионной, по теореме об отсутствии волос. С нашей точки зрения, единственными свойствами черной дыры являются масса, электрический заряд и момент импульса. (Но, конечно, мы не понимаем квантовую гравитацию.)
• С точки зрения материи, которая упала в черную дыру, ничего особенного не происходит при пересечении горизонта событий. Это означает, что темная материя остается темной, а барионная материя остается барионной, если смотреть изнутри на черную дыру.
• Существует некоторое противоречие о том, сколько темной материи существует во вселенной. Эта недавняя статья , например, в аннотации указывает на то, что более точное моделирование кривых вращения галактик может устранить большой процент ожидаемой небарионной темной материи. (Обратите внимание, как @pela указал в комментариях, что статьи этого автора не были рецензированы и могут быть подозрительными.) Очевидно, что количество темной материи во вселенной сильно повлияет на ответ на вопрос. Я должен отметить, что противоречие в основном состоит из небольшого числа вокальных ученых, которые непропорционально появляются в средствах массовой информации. Следуя основным новостным научным разделам, у меня складывается впечатление, что смерть темной материи объявляется раз в месяц или около того.
• Образование сверхмассивных черных дыр плохо изучено. Одна из гипотез состоит в том, что они могут образоваться в результате последовательного слияния черных дыр звездной массы. Поскольку в последнее время наблюдались гравитационно-волновые наблюдения таких слияний , и поскольку кандидаты в черные дыры промежуточной массы также наблюдались в последнее время , я буду здесь предполагать, что именно так они образуются, и поэтому сверхмассивные черные дыры состоят примерно из того же материала, что и звездная масса черных дыр.
• Черные дыры теряют большую часть своей массы в процессе формирования. Важно всегда помнить, говорим ли мы о массе звездного ядра, которое разрушилось с образованием черной дыры (это часто «масса» черной дыры, о которой говорят, например, о минимальном размере черного дыра, которая может образоваться в результате коллапса ядра) или масса черной дыры, видимая удаленным наблюдателем после сверхновой.
• Частицы темной материи не могут потерять много орбитальной энергии, взаимодействуя с другой материей или излучением, поэтому они останутся на орбите вокруг черной дыры, а не упадут внутрь, если только они не произойдут из-за маловероятного шанса попасть в нее вблизи горизонта событий. В этой статье указывается, что моделируемые сверхмассивные черные дыры получают не более 10% своей массы от темной материи.

Тем не менее, следует сказать, что некоторые ученые подозревают, что темная материя в первую очередь состоит из исконных черных дыр. Существует также теория MACHO ( Massive Compact Halo Objects ), согласно которой темная материя состоит из больших компактных тел, таких как черные дыры, но большинство считает, что эта теория не может объяснить темную материю во вселенной.

Темная материя находится (как считается) в гало, которое распространяется как до центров галактик, так и за пределы большей части нормальной материи в галактиках (газ, звезды, пыль). Так что черная дыра внутри галактики может и, несомненно, поглотит какую-то темную материю. Тем не мение:

Черные дыры звездной массы образуются из коллапса ядра массивной звезды. Поскольку звезды почти полностью состоят из регулярной материи, первоначально образовавшийся остаток ЧД сам по себе был бы почти полностью составлен из регулярной материи. Такие ЧД могут позже вырасти за счет аккреции газа (например, из близкой двойной звезды-компаньона), и в этом случае они набирают массу в форме регулярной материи. Там неизбежно будет какой - то темной материи поглощена ЧД , как он вращался в пределах своей родительской галактики - так же , как BH бы проглотить межзвездной пыли, например. Но это все равно было бы в подавляющем большинстве случаев сформировано из обычной материи.

Сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик, вероятно, начнутся с какого-то коллапса газовой облака или очень массивной звезды в ранней Вселенной, которая снова будет в основном регулярной материей. Последующий рост сверхмассивных ЧД происходит в основном из-за межзвездного газа, питающего аккреционный диск вокруг ЧД, плюс случайной звезды, которая блуждает слишком близко - так что, опять же, это в основном регулярное вещество, которое падает в черную дыру. (В центральных областях галактик действительно есть некоторая темная материя, но в них преобладает регулярная материя. Плюс, регулярная материя в форме газовых облаков может легко потерять энергию в результате столкновений облаков и облаков и опуститься в центр галактики, где она может кормить сверхмассивную ЧД; темная материя не может этого сделать.)

(Конечно, как указывает пользователь 25972, для посторонних, как мы, в значительной степени не имеет значения, из какого рода материи происходит создание ЧД. Черная дыра, образованная из темной материи, будет вести себя так же, как и из обычной материи.)