Поглощение темной материи черными дырами

Наша Вселенная примерно на 22% состоит из темной материи (ТМ). Такое вещество является основным материалом галактик. Также в галактиках живут Черные Дыры (ЧД). Мы знаем, что ТМ подвержена гравитационному взаимодействию. Итак, ЧД должна поглощать ДМ и увеличивать свой горизонт событий. Сравнивая такой процесс с излучением Хокинга, какой процесс преобладает?

Все, кроме самых маленьких черных дыр (если они вообще есть), будут расти, помимо прочего, за счет поглощения космического микроволнового фонового излучения.
Вы спрашиваете, сколько темной материи поглощается по сравнению с тем, сколько создается излучением Хокинга?
Я спрашиваю о скорее увеличении/уменьшении горизонта событий из-за процессов поглощения/испарения. Но, интересный вопрос, после поглощения ДМ, ЧД могут выделять его в виде излучения Хокинга.
Чем больше черная дыра, тем меньше излучения Хокинга она излучает. В конце концов, черная дыра становится настолько холодной, что даже выигрыш от поглощенного космического микроволнового фонового излучения превышает потери от излучения Хокинга. Это относится ко всем черным дырам звездного размера, реликтовое излучение все еще на несколько порядков превышает температуру . Звездные черные дыры просто не могут испариться, когда вокруг столько реликтового излучения.

Ответы (2)

Ее называют темной материей, потому что уравнения движения галактик , наблюдаемые с помощью наших инструментов, не могут быть объяснены, если только не будет избыточной массы, отличной от наблюдаемой светящейся массы. Есть и другие наблюдения, которые требуют этой дополнительной темной массы .

Есть два основных предложения по поводу того, из чего состоит эта масса: MACHOS и WIMPS.

МАЧОС :

Массивный астрофизический компактный гало-объект (MACHO) — это любое астрономическое тело, которое может объяснить видимое присутствие темной материи в гало галактик. МАЧО — это тело, состоящее из обычного барионного вещества, которое излучает мало или совсем не излучает и дрейфует в межзвездном пространстве, не связанное с какой-либо планетной системой. Поскольку MACHO не светятся, их трудно обнаружить. К MACHO относятся черные дыры или нейтронные звезды, а также коричневые карлики и несвязанные планеты. Белые карлики и очень слабые красные карлики также были предложены в качестве кандидатов в MACHO.

В зависимости от геометрии изучаемой черной дыры, MACHO также будут гравитационно притягиваться, как и светящаяся масса, и будут поглощаться черной дырой, увеличивая свою массу и горизонт.

слабаки

Слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP) — это гипотетические частицы, которые являются одним из предполагаемых кандидатов на роль темной материи. Не существует четкого определения вимпа, но в широком смысле вимп — это новая элементарная частица, которая взаимодействует через гравитацию и любую другую силу (или силы), потенциально не являющуюся частью самой стандартной модели, которая так же слаба, как и слабее, чем слабая ядерная сила, но и не исчезающая по своей силе. Ожидается, что многие вимпы-кандидаты были созданы термически в ранней Вселенной, подобно частицам стандартной модели согласно космологии Большого взрыва, и обычно будут представлять собой холодную темную материю.

У них из-за их слабых взаимодействий есть проблемы, которые обсуждает БенКроуэлл, то есть у них будет меньшая вероятность окончания в черную дыру, чем у MACHO, хотя некоторые из них будут иметь неизбежный конец. Получение этих вероятностей будет зависеть от конкретной частицы и конкретных расчетов.

Потеря энергии излучением Хокинга обратно пропорциональна массе черной дыры, поэтому зарегистрированные астрофизически черные дыры теряют очень мало энергии из-за этого излучения. Конечно, если темная материя является МАЧО, то нельзя сравнивать поглощенную материю с потерями из-за излучения. Для вимпов я бы предположил, что это также верно, потому что видимые задние отверстия такие большие, но для получения чисел нужна конкретная модель.

Черные дыры маленькие, поэтому они становятся маленькими мишенями. Кроме того, материя не может легко добраться до горизонта событий из-за сохранения углового момента. Он имеет тенденцию двигаться по гиперболической или эллиптической орбите. Облако барионной материи испытывает трение, поэтому часть его все еще может проникнуть внутрь. Темная материя не сильно взаимодействует с другой материей, поэтому этот механизм трения отсутствует.

Излучение Хокинга незначительно для астрофизических черных дыр.

Но можем ли мы быть уверены, что темная материя не взаимодействует сама с собой каким-то причудливым образом, создавая что-то похожее на трение?
@Astik: Наши знания о DM на самом деле не так плохи, как вы можете себе представить. Если бы существовал какой-то эффективный диссипативный механизм, который вы предполагаете, темная материя имела бы другую динамику, которую мы могли бы обнаружить на основе распределения ее массы.
Вы правильно указали, что скорости поглощения темной материи и излучения Хокинга пренебрежимо малы для астрофизических черных дыр, но вы не ответили на вопрос ОП о том, какая из них менее пренебрежимо мала.
@Astik « Можем ли мы быть уверены, что темная материя не взаимодействует сама с собой каким-то странным образом, создавая что-то похожее на трение? » — Это относится к «темному сектору». Нет никаких доказательств его существования: en.wikipedia.org/wiki/Hidden_sector