Lubang hitam mungkin adalah objek yang paling tak terlukiskan di alam semesta: konsentrasi massa sedemikian rupa sehingga runtuh, sebagai berikut dari relativitas umum, menjadi singularitas di pusatnya. Atom, inti atom, dan bahkan partikel fundamental dikompresi menjadi titik yang sangat kecil di ruang tiga dimensi kita. Segala sesuatu yang jatuh ke dalam lubang hitam ditakdirkan untuk tetap berada di dalamnya sampai akhir zaman, ditangkap oleh gravitasinya, yang bahkan cahaya pun tidak bisa pergi. Bagaimana nasib materi gelap ketika bertemu dengan lubang hitam?
Akankah ia tersedot ke dalam singularitas seperti materi normal dan berkontribusi pada massa lubang hitam? Jika demikian, ketika lubang hitam menguap akibat radiasi Hawking, apa yang akan terjadi pada materi gelap?
Kita harus mulai dengan apa itu lubang hitam.
Di Bumi ini, jika Anda ingin mengirim sesuatu ke luar angkasa, Anda harus mengatasi tarikan gravitasi Bumi. Untuk planet kita, yang disebut kecepatan lepas adalah sekitar 11,2 km / s, ia dapat dikembangkan dengan menggunakan roket yang cukup kuat. Jika kita berada di permukaan Matahari, kecepatan lepas akan jauh lebih tinggi, 55 kali: 617,5 km / s. Ketika Matahari kita mati, ia akan menyusut menjadi katai putih, yang seukuran Bumi, tetapi akan menjadi setengah massa Matahari saat ini. Di atasnya, kecepatan lepas akan menjadi sekitar 4570 km / s, yaitu sekitar 1,5% dari kecepatan cahaya.
Hal ini penting karena Anda memusatkan lebih banyak massa di wilayah ruang tertentu, dan kecepatan lepas objek tersebut semakin mendekati kecepatan cahaya. Dan segera setelah kecepatan pelarian Anda di permukaan suatu benda mencapai atau melebihi kecepatan cahaya, bukan hanya cahaya yang tidak dapat lagi meninggalkannya - sejauh yang kita pahami tentang materi, energi, ruang, dan waktu saat ini - seluruh objek ini akan runtuh menjadi singularitas. Alasannya sederhana: semua gaya fundamental, termasuk gaya yang mengikat atom, proton, atau bahkan quark, tidak dapat bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Oleh karena itu, jika Anda berada pada titik tertentu dari singularitas pusat dan mencoba menjaga objek yang jauh dari keruntuhan gravitasi, Anda tidak bisa; keruntuhan tidak bisa dihindari. Dan yang Anda butuhkan untuk mengatasi penghalang ini adalah bintang yang berukuran 20-40 lebih besar dari Matahari.
Video promosi:
Ketika intinya kehabisan bahan bakar, pusatnya akan meledak di bawah gravitasinya sendiri, menciptakan bencana supernova, menggembungkan dan menghancurkan lapisan luar, tetapi meninggalkan lubang hitam di tengahnya. Lubang hitam seperti itu tumbuh seiring waktu, menyerap materi dan energi apa pun yang terlalu dekat. Bahkan bergerak dengan kecepatan cahaya, Anda bisa masuk ke dalamnya dan tidak pernah meninggalkan cakrawala acara. Karena kelengkungan ruang itu sendiri di dalam lubang hitam, Anda pasti juga akan jatuh ke dalam singularitas di pusatnya. Jika ini terjadi, Anda cukup menambahkan energi ke lubang hitam.
Di luar, kita tidak dapat mengatakan terdiri dari apa lubang hitam pada awalnya - proton, elektron, neutron, materi gelap, atau antimateri secara umum. Hanya ada tiga sifat (sejauh ini) yang dapat kita amati tentang lubang hitam dari luar: massa, muatan listrik, dan momentum sudutnya, ukuran gerakan rotasi. Materi gelap, sejauh yang kita tahu, tidak memiliki muatan listrik, serta karakteristik kuantum lainnya (muatan warna, bilangan baryon, bilangan lepton, dll.), Yang mungkin atau tidak dapat diawetkan, atau dihancurkan, berdasarkan paradoks informasi lubang hitam.
Karena bagaimana lubang hitam terbentuk (dari ledakan bintang supermasif) saat pertama kali terbentuk, lubang hitam adalah 100% materi biasa (baryonic) dan 0% materi gelap. Jangan lupa bahwa materi gelap hanya berinteraksi secara gravitasi, tidak seperti materi biasa, yang berinteraksi melalui gaya gravitasi, interaksi lemah, elektromagnetik, dan kuat. Ya, galaksi besar dan gugusnya memiliki materi gelap lima kali lebih banyak daripada materi biasa, tetapi ia berkumpul menjadi satu lingkaran cahaya besar. Di galaksi tipikal, halo materi gelap ini meluas selama beberapa juta tahun cahaya, secara bulat, ke segala arah, sementara materi biasa terkonsentrasi di sebuah cakram yang menempati 0,01% volume materi gelap.
Lubang hitam cenderung terbentuk di dalam galaksi, di mana materi biasa sepenuhnya mendominasi materi gelap. Bayangkan wilayah ruang tempat kita berada: mengelilingi matahari kita. Jika kita menggambar sebuah bola pada 100 AU. e. (a.u. adalah jarak dari Bumi ke Matahari) di sekitar tata surya kita, kita akan melingkupi semua planet, bulan, asteroid, dan seluruh sabuk Kuiper, tetapi massa baryonik - materi biasa - yang tertutup dalam bola kita, sebagian besar akan terwakili Sinar matahari dan beratnya sekitar 2 x 1030 kg. Sebaliknya, jumlah total materi gelap dalam bola yang sama hanya akan menjadi 1 x 1019 kg, atau 0,000000005% massa materi biasa di wilayah yang sama, sama dengan massa asteroid sederhana seukuran Juno, sekitar 200 kilometer.
Seiring waktu, materi gelap dan materi biasa akan bertabrakan dengan lubang hitam ini, diserap, dan bertambah massanya. Sebagian besar pertumbuhan massa akan datang dari materi biasa, bukan materi gelap, tetapi pada titik tertentu, beberapa kuadriliun tahun ke depan, laju peluruhan lubang hitam pada akhirnya akan melampaui laju pertumbuhan lubang hitam. Proses radiasi Hawking akan menyebabkan partikel dan foton keluar dari horizon peristiwa lubang hitam, menghemat semua energi, muatan, dan momentum sudut interior lubang hitam. Proses ini akan memakan waktu dari 1067 tahun (untuk lubang hitam bermassa matahari) hingga 10100 tahun (untuk lubang hitam paling masif).
Ini berarti bahwa beberapa materi gelap akan keluar dari lubang hitam, tetapi akan sangat berbeda dari volume materi gelap yang awalnya masuk ke lubang hitam. Semua lubang hitam memiliki memori tentang hal-hal yang masuk ke dalamnya, dalam bentuk sekumpulan kecil bilangan kuantum, dan jumlah materi gelap ini tidak termasuk di dalamnya (ingat, tidak semua karakteristik kuantum?). Outputnya akan sangat berbeda dari input.
Jadi, materi gelap adalah sumber makanan lain untuk lubang hitam, dan jauh dari yang terbaik. Selain itu, ini adalah sumber makanan yang sama sekali tidak menarik. Ini memiliki sedikit atau tidak ada efek pada lubang hitam.
ILYA KHEL
