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

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?

(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.

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.)