Schwarze Löcher sind vielleicht die unbeschreiblichsten Objekte im Universum: die Konzentration einer solchen Masse, dass sie wie folgt von der allgemeinen Relativitätstheorie zu einer Singularität im Zentrum zusammenbricht. Atome, Kerne und sogar fundamentale Teilchen werden in unserem dreidimensionalen Raum zu einem Infinitesimalpunkt komprimiert. Alles, was in ein Schwarzes Loch fällt, ist dazu verdammt, bis zum Ende der Zeit darin zu bleiben, gefangen von seiner Schwerkraft, die selbst Licht nicht verlassen kann. Was ist das Schicksal der Dunklen Materie, wenn sie auf ein Schwarzes Loch trifft?
Wird es wie normale Materie in die Singularität gesaugt und trägt zur Masse des Schwarzen Lochs bei? Wenn ja, was passiert mit der dunklen Materie, wenn das Schwarze Loch aufgrund von Hawking-Strahlung verdunstet?
Wir sollten mit den schwarzen Löchern beginnen.
Wenn Sie hier auf der Erde etwas in den Weltraum schicken wollen, müssen Sie die Anziehungskraft der Erde überwinden. Für unseren Planeten beträgt die sogenannte Fluchtgeschwindigkeit etwa 11,2 km / s, sie kann mit einer ausreichend starken Rakete entwickelt werden. Wenn wir uns auf der Oberfläche der Sonne befänden, wäre die Fluchtgeschwindigkeit 55-mal viel höher: 617,5 km / s. Wenn unsere Sonne stirbt, schrumpft sie zu einem weißen Zwerg, der die Größe der Erde hat, aber die Hälfte der Masse der gegenwärtigen Sonne beträgt. Darauf beträgt die Fluchtgeschwindigkeit etwa 4570 km / s, was etwa 1,5% der Lichtgeschwindigkeit entspricht.
Dies ist wichtig, da Sie immer mehr Masse in einem bestimmten Raumbereich konzentrieren und sich die Fluchtgeschwindigkeit für dieses Objekt immer mehr der Lichtgeschwindigkeit nähert. Und sobald Ihre Fluchtgeschwindigkeit auf der Oberfläche eines Objekts die Lichtgeschwindigkeit erreicht oder überschreitet, kann nicht nur das Licht sie verlassen - soweit wir heute Materie, Energie, Raum und Zeit verstehen -, wird dieses gesamte Objekt zu einer Singularität zusammenbrechen. Der Grund ist einfach: Alle fundamentalen Kräfte, einschließlich der Kräfte, die Atome, Protonen oder sogar Quarks zusammenhalten, können sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Wenn Sie sich an einem bestimmten Punkt von der zentralen Singularität entfernt befinden und versuchen, ein entferntes Objekt vor dem Zusammenbruch der Gravitation zu schützen, können Sie dies nicht. Zusammenbruch ist unvermeidlich. Und alles, was Sie brauchen, um diese Barriere zu überwinden, ist ein Stern, der 20-40 massereicher ist als die Sonne.
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Wenn der Kern seines Kerns keinen Brennstoff mehr hat, explodiert das Zentrum unter seiner eigenen Schwerkraft und erzeugt eine katastrophale Supernova, die die äußeren Schichten aufbläst und zerstört, aber ein schwarzes Loch im Zentrum hinterlässt. Solche schwarzen Löcher wachsen mit der Zeit und absorbieren alle Materie und Energie, die zu nahe kommen. Selbst wenn Sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, können Sie sich darauf einlassen und den Ereignishorizont nie verlassen. Aufgrund der Krümmung des Raums selbst innerhalb des Schwarzen Lochs geraten Sie unweigerlich in eine Singularität in der Mitte. In diesem Fall fügen Sie dem Schwarzen Loch einfach Energie hinzu.
Draußen können wir nicht sagen, woraus das Schwarze Loch ursprünglich bestand - Protonen, Elektronen, Neutronen, Dunkle Materie oder Antimaterie im Allgemeinen. Es gibt (bisher) nur drei Eigenschaften, die wir von außen über ein Schwarzes Loch beobachten können: seine Masse, seine elektrische Ladung und seinen Drehimpuls, ein Maß für die Rotationsbewegung. Dunkle Materie hat, soweit wir wissen, keine elektrische Ladung sowie andere Quanteneigenschaften (Farbladung, Baryonenzahl, Leptonzahl usw.), die aufgrund des Informationsparadoxons eines Schwarzen Lochs erhalten oder zerstört werden können oder nicht.
Aufgrund der Bildung von Schwarzen Löchern (durch Explosionen von supermassiven Sternen) bei ihrer ersten Bildung bestehen Schwarze Löcher zu 100% aus regulärer (baryonischer) Materie und zu 0% aus dunkler Materie. Vergessen Sie nicht, dass dunkle Materie im Gegensatz zu gewöhnlicher Materie, die durch Gravitationskräfte, schwache, elektromagnetische und starke Wechselwirkungen interagiert, nur durch Gravitation interagiert. Ja, große Galaxien und ihre Cluster haben fünfmal mehr dunkle Materie als gewöhnliche Materie, aber sie sammeln sich zu einem großen Lichthof. In einer typischen Galaxie erstreckt sich dieser Halo der dunklen Materie über mehrere Millionen Lichtjahre sphärisch in alle Richtungen, während gewöhnliche Materie in einer Scheibe konzentriert ist, die 0,01% des Volumens der dunklen Materie einnimmt.
Schwarze Löcher neigen dazu, sich in Galaxien zu bilden, in denen gewöhnliche Materie die dunkle Materie vollständig dominiert. Stellen Sie sich die Region des Weltraums vor, in der wir uns befinden: um unsere Sonne herum. Wenn wir eine Kugel von 100 AU zeichnen. (a.u. ist die Entfernung von der Erde zur Sonne) um unser Sonnensystem herum werden wir alle Planeten, Monde, Asteroiden und den gesamten Kuipergürtel einschließen, aber die in unserer Sphäre eingeschlossene baryonische Masse - gewöhnliche Materie - wird größtenteils dargestellt Sonnenschein und wiegen ca. 2 x 1030 kg. Andererseits beträgt die Gesamtmenge an dunkler Materie in derselben Kugel nur 1 x 1019 kg oder 0,0000000005% der Masse an gewöhnlicher Materie in derselben Region, was der Masse eines bescheidenen Asteroiden von der Größe Junos mit einem Durchmesser von etwa 200 Kilometern entspricht.
Im Laufe der Zeit kollidieren dunkle Materie und gewöhnliche Materie mit diesem Schwarzen Loch, werden absorbiert und tragen zu seiner Masse bei. Der größte Teil des Massenwachstums wird von gewöhnlicher Materie kommen, nicht von dunkler Materie, aber irgendwann, viele Billiarden Jahre in der Zukunft, wird die Zerfallsrate des Schwarzen Lochs schließlich die Wachstumsrate des Schwarzen Lochs übertreffen. Der Strahlungsprozess von Hawking führt dazu, dass Partikel und Photonen den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs verlassen und die gesamte Energie, Ladung und den Drehimpuls des Inneren des Schwarzen Lochs erhalten. Dieser Prozess wird von 1067 Jahren (für ein Schwarzes Loch mit Sonnenmasse) bis 10100 Jahre (für die massereichsten Schwarzen Löcher) dauern.
Dies bedeutet, dass etwas Dunkle Materie aus Schwarzen Löchern austritt, sich jedoch völlig von dem Volumen der Dunklen Materie unterscheidet, das ursprünglich in das Schwarze Loch eingedrungen ist. Alle Schwarzen Löcher haben eine Erinnerung an die Dinge, die in Form einer kleinen Menge von Quantenzahlen hineingekommen sind, und diese Menge dunkler Materie ist nicht in ihnen enthalten (denken Sie daran, dass sie nicht alle Quanteneigenschaften hat?). Die Ausgabe unterscheidet sich vollständig von der Eingabe.
Dunkle Materie ist somit eine weitere Nahrungsquelle für Schwarze Löcher und alles andere als die beste. Darüber hinaus ist es eine völlig uninteressante Nahrungsquelle. Es hat wenig oder keine Auswirkung auf Schwarze Löcher.
ILYA KHEL
