Karanlık madde kara delikleri olabilir mi?

Karanlık madde sıkışabilir ve kara delikler oluşturabilir mi? Karanlık madde normal maddeden daha bol olduğu için, karanlık madde kara deliği nadir olmamalıdır ... değil mi?

Karanlık madde ile bir kara delik oluşturmaya çalışmanın sorunu, karanlık maddenin yerçekimi dışında normal madde ve kendisiyle sadece zayıf bir şekilde etkileşime girebilmesidir.

Bu bir sorun teşkil ediyor. Karanlık madde kara delik oluşturmak için yeterli konsantre almak için yerçekimi bağlama enerjisi onun (negatif) artırmak için gerektiriyorsa olmadan aynı anda aynı miktarda iç kinetik enerji artar. Bu, karanlık madde ile normal madde (veya kendisi) arasında bir tür dağıtıcı etkileşim gerektirir.

Aşağıdaki senaryo bunu açıklığa kavuşturmalıdır. Yerçekimsel olarak başka bir karanlık madde topluluğunu çeken bir karanlık madde topluluğumuzu varsayalım. İkisi birbirine yaklaştıkça hızlanır ve kinetik enerji kazanırlar. Kazanılan kinetik enerji sonra, onlar başladığı benzer derecede onları ayırmak için tam yeterli olacaktır sürece bazı yutucu süreç gerçekleşir.

Bir örnek, karanlık maddenin, büyük parçacıklar (WIMP'ler) ile zayıf etkileşime girdiğini düşünmektir. WIMP'ler yerçekimsel olarak yıldızların merkezlerine doğru çekilir. Zayıf etkileşimler yeterince sık gerçekleşirse , diğer tarafa ateş etmek ve dışarı atmak yerine yıldızlarda birikmeleri mümkün olabilir .

Yoğun nötron yıldızları tarafından tohumlanan bir galaksinin merkezine yakın bir yerde kara delikler yapılabileceği varsayılmıştır. Karanlık madde yakın galaksi merkezlerinin gelişmiş yoğunluğu ile kombine nötron yıldızı maddenin yoğunluğu, olabilir kara deliklerin oluşumuna yol açan, nötron yıldızlarda karanlık madde birikimi ile sonuçlanır.

Bir kara delik oluşturulduktan sonra, olay ufkuna giren herhangi bir karanlık madde, süreçte hangi kinetik enerjiye sahip olduğuna bakılmaksızın ortaya çıkamaz. Ancak, hala bir sorun var. Karadelik etrafındaki yörüngedeki materyal, yörüngeye yaklaştıkça daha az açısal momentuma sahiptir . Olay ufkunun içinden geçmek için karanlık maddenin açısal momentumunu kaybetmesi gerekir. Normal madde bunu viskoz torklarla açısal momentumu dışa aktarabilen ve maddenin birikmesine izin veren bir biriktirme diski aracılığıyla yapar. Karanlık madde neredeyse sıfır viskoziteye sahiptir, bu yüzden bu olamaz.

Bu nedenle, daha küçük bir tohumdan süper kütleli bir kara delik oluşturmak zor olurdu, ancak nötron yıldızlarından küçük kara delikler oluşturmak daha kolay olabilir. Bizim kendi galaktik merkeze doğru gözlenen atarcaların bir göreceli eksikliği olduğu ileri sürülmüştür olabilir bu süreçte kaynaklanabilir.

Rob Jeffries'in işaret ettiği gibi , karanlık maddeden (DM) bir kara delik (BH) oluşturmak imkansızdır ( karanlık maddenin tüm tespitlerden kaçan enerji kaybedebileceği [varsayımsal] bir etkileşim olmadığı sürece ). DM'yi mevcut bir BH'ye biriktirmek hala olası değildir (DM, aşırı enerjisini ve açısal momentumunu gaz kadar kolay bir şekilde kaybedemez), ancak imkansız değildir ve galaktik merkezlerde süper kütleli BH'lere (SMBH'ler) biriken maddenin küçük bir kısmı muhtemelen karanlıktı.

Bununla birlikte, madde BH'ye dönüştüğünde, kökenleri (karanlık madde veya baryonik) hakkındaki bilgiler kaybolur. Bu nedenle, karanlık madde kara delikleri hakkında konuşmak mantıklı değildir: kara deliklerin kütle, spin ve yükünün ötesinde herhangi bir özelliği yoktur ( saçsız teorem ).

Bu özellik, primer karadelikleri karanlık madde adayları olarak ilginç kılmaktadır , çünkü baryonik madde miktarı üzerindeki kısıtlamaları (örneğin büyük patlama nükleosentezinden ) ihlal etmeyeceklerdir . Ancak, AFAIK, primordial karadelikler DM adayları tarafından tercih edilmemektedir (bu cevabın kapsamı dışındaki nedenlerle).

Kara delikler kütlenin o kadar yoğun olduğu sonucudur ki, yerçekimi ışık dahil hiçbir şeyi dışarı çıkarmaz. Karanlık madde hakkında bildiğimiz tek şey, kütlesine sahip olması ve sadece yerçekimi yoluyla sıradan madde ile etkileşime girdiği görülüyor . Karanlık maddenin fiziğini hiç bilmediğimizden, hangi işlemlerin karanlık maddeyi oluşturacak kadar karanlık maddeyi konsantre edebileceğini söylemek imkansızdır, ancak teorik olarak karanlık maddeden, hatta hem normal maddeden hem de karanlıktan bir kara delik oluşturulabilir Önemli olmak. Bazı teorisyenler [ dipnot ], tam da süper büyük karadeliklerin tam da bu olduğunu düşünüyorlar.

dipnot : Jeremiah P. Princeton Üniversitesi Ostriker, Çarpışan Karanlık Madde ve Masif Kara Deliklerin Kökeni ve Columbia Üniversitesi'nden Zoltán Haiman , İlk Masif Kara Deliklerin Oluşumu . Ayrıca ilginç olan bu gazeteler , 2011'den bu yana Ostriker'in seminal gazetesine atıfta bulunuyor.