암흑 물질 블랙홀이있을 수 있습니까?

암흑 물질이 압축되어 블랙홀을 형성 할 수 있습니까? 암흑 물질은 일반 물질보다 훨씬 풍부하기 때문에 암흑 물질 블랙홀은 드물지 않아야합니다.

암흑 물질로 블랙홀을 형성하려는 문제는 암흑 물질이 중력이 아닌 정상적인 물질 자체와 약하게 상호 작용할 수 있다는 것입니다.

문제가됩니다. 블랙홀을 형성하기에 충분한 암흑 물질이 농축되도록하려면 내부 운동 에너지를 같은 양만큼 증가 시키지 않으면 서 (음의) 중력 결합 에너지 를 증가시켜야합니다. 이를 위해서는 암흑 물질과 정상 물질 (또는 그 자체) 사이에 일종의 소산 상호 작용이 필요합니다.

다음 시나리오에서는이를 분명히해야합니다. 우리가 중력에 의해 또 다른 암흑 물질 덩어리를 끌어들이는 암흑 물질 덩어리가 있다고 가정하자. 두 사람이 서로 접근함에 따라 운동 에너지를 가속화하고 얻습니다. 얻을 수있는 운동 에너지는 소산 과정이 발생 하지 않는 한 시작한 것과 비슷한 정도로 분리하기에 충분할 것 입니다.

예를 들어 암흑 물질이 약한 입자 (WIMP)와 상호 작용한다고 가정합니다. WIMP는 별의 중심을 향해 중력으로 그려집니다. 약한 상호 작용이 충분히 자주 발생 하면 상대방을 쏘거나 쏘지 않고 별에 쌓이는 것이 가능할 수 있습니다.

짙은 중성자 별이 뿌려지는 은하의 중심 근처에 블랙홀이 이와 같이 만들어 질 수 있다는 가설이 있습니다. 중성자 별 물질의 밀도와 은하 중심 근처의 암흑 물질의 강화 된 밀도와 결합 하여 중성자 별에 암흑 물질이 축적되어 블랙홀이 형성 될 수 있습니다.

블랙홀이 형성되면 이벤트 수평선에 들어오는 암흑 물질은 프로세스에서 어떤 운동 에너지를 얻든 상관없이 나타날 수 없습니다. 그러나 여전히 문제가 있습니다. 블랙홀 주위의 궤도에있는 재료는 궤도에 가까울수록 각도 운동량 이 적습니다 . 사건 지평 안으로 들어가려면 암흑 물질이 각 운동량을 잃어야합니다. 정상적인 물질은 점성 토크에 의해 각 운동량을 바깥쪽으로 운반 할 수있는 부착 디스크를 통해 이루어 지므로 물질이 정확 해집니다. 암흑 물질의 점도는 거의 0이므로 이것이 일어날 수 없습니다.

따라서 작은 종자에서 초 거대 블랙홀을 만드는 것은 어려울 수 있지만 중성자 별에서 작은 블랙홀을 만드는 것이 더 쉬울 수 있습니다. 우리 은하 중심을 향한 펄서의 상대적 부족 이이 과정으로 인한 것일 수 있다고 제안되었다 .

Rob Jeffries가 지적한 바와 같이, 암흑 물질 (DM)로부터 블랙홀 (BH)을 형성 하는 것은 불가능합니다 ( 암흑 물질이 모든 탐지를 회피하는 에너지를 잃을 수있는 [가설적인] 상호 작용이 없다면 ). 기존 BH에 DM을 첨가하는 것은 여전히 ​​가능하지 않지만 (DM은 가스만큼 쉽게 초과 에너지와 각 운동량을 잃을 수 없기 때문에) 불가능하지 않으며 은하 중심의 초소형 BH (SMBH)에 축적 된 적은 양의 물질이 어두울 수 있습니다.

그러나 일단 BH에 물질이 들어 오면 그 기원 (암흑 물질 또는 중음)에 대한 정보가 손실됩니다. 따라서, 이 이야기에 아무 의미도하지 않습니다 암흑 물질이 블랙홀 : 블랙홀들이 대량 스핀 및 충전 (이상 재산이없는 노 헤어 정리 ).

이 특성은 원시 블랙홀 이 암흑 물질의 후보 물질로 흥미롭게 만듭니다 . 왜냐하면 이들이 바리 닉 물질의 양에 대한 제약 조건 (예 : 빅뱅 핵 합성 ) 을 위반하지 않기 때문입니다 . 그러나 AFAIK의 기본 블랙홀은 DM 후보로 선호되지 않습니다 (이 답변의 범위를 벗어난 이유로).

블랙홀은 질량이 너무 집중되어 중력이 빛을 포함하여 아무것도 배출하지 않는 결과입니다. 암흑 물질에 대해 우리가 아는 유일한 것은 질량이 있으며 중력을 통해서만 일반 물질과 상호 작용하는 것 입니다. 우리는 암흑 물질의 물리학을 전혀 알지 못하기 때문에 어떤 프로세스가 암흑 물질을 형성하기에 충분하게 암흑 물질을 집중시킬 수 있는지 말할 수는 없지만 이론적으로 암흑 물질, 또는 평범한 물질과 암흑 물질 모두에서 블랙홀이 형성 될 수 있습니다 문제. 일부 이론가들 [ 각주 ]조차도 그것이 엄청나게 큰 블랙홀이라고 생각합니다.

각주 : Princeton University의 Jeremiah P. Ostriker, Collisional Dark Matter 및 Massive Black Holes의 기원 , Columbia University의 Zoltán Haiman , 최초의 Massive Black Holes의 형성 . Ostriker의 주요 논문을 인용하여 2011 년부터 현재까지이 논문들 도 흥미 롭습니다 .