珠峰|为什么暗物质不能形成黑洞？珠穆朗玛峰|喜马拉雅山

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宇宙中最极端的物体就是黑洞，它们把更大的质量压缩到更小的空间中，使空间结构严重弯曲，一旦任何东西进入这个区域，即使它以宇宙的终极速度行进，它也永远无法逃脱。在宇宙中，可能有数百万个黑洞分布在每个类似银河系的星系中，其中最大的黑洞达到数百万甚至数十亿个太阳质量。
宇宙质量的六分之五是由暗物质组成的，只有六分之一是普通物质。然而，我们可以肯定的是，每一个黑洞最初都是由正常物质构成的，而没有一个是由暗物质构成的。如果黑洞是引力的结果，暗物质也对引力作出反应，那么是什么阻止了暗物质形成黑洞呢？
黑洞的形成在我们的现代宇宙中，只有几种已知的方法可以成功地制造黑洞，最常见的方法是从一个特大质量恒星的核心坍塌。支撑恒星抵御引力坍塌的力量是核心核聚变产生的能量，在那里向外的辐射压力平衡了向内的引力。当恒星的核心用尽了它所燃烧的燃料时，辐射压力开始下降，恒星的核心在自身引力的作用下开始收缩。
当恒星的核心收缩时，它就会升温。如果温度足够高，它可以开始燃烧更重的元素。然而，一旦它达到了铁元素的聚变，就没有其他地方可去了，核就会在II型超新星事件中坍塌。如果恒星的核心质量足够大，就会形成一个黑洞。
【珠峰|为什么暗物质不能形成黑洞？】也可以通过两颗中子星的碰撞形成一个黑洞，只要合并后物体的总质量再次大于某个阈值。此外，收缩的气体云也有直接坍塌形成黑洞。尽管可能还有其他奇异的方式产生黑洞，但以上三种被认为是形成我们宇宙中绝大多数黑洞的原因。
暗物质为什么不能形成黑洞那么，为什么普通物质能如此有效地形成黑洞，而暗物质却不能呢？关键不在于引力，而在于其他耗散力：比如摩擦和碰撞，它们依赖于电磁相互作用。正常物质会经历电磁相互作用，但暗物质没有。从天体物理学的角度来看，这对每一颗行星发生的情况都产生了巨大的影响。
当一个星系形成时，暗物质和普通物质都以同样的宇宙量流入星系，它们被引力势的中心所吸引。然而，当暗物质穿过现有的星系时，它没有碰撞，没有摩擦，没有加热，没有与电磁辐射的相互作用，没有办法与星系内的其他粒子交换能量或动量。它将保持在一个高角动量的轨道上，大约需要10亿年左右才能形成一个完整的椭圆。
另一方面，正常物质拥有暗物质所缺乏的所有东西。它与其他正常物质粒子发生碰撞，可以交换能量和动量。粒子可以粘在一起，导致动能和角动量的耗散损失。它们经历动力和热摩擦，当它们与其他正常物质粒子相互作用时会升温。它们对辐射有反应，具有显着的横截面。
所有这些现象导致了一个重要的区别，正常物质释放动量和角动量并沉入星系的核心，在那里聚集在一起，而暗物质总是以巨大的方式弥散分布。正常物质形成单个的、密集的、小规模的团块。暗物质只能形成稀疏的、弥散的团块，主要是在非常大的尺度上。如果没有一种可以释放角动量的机制，暗物质永远无法达到产生事件视界所需的密度，从而产生黑洞。
当把正常物质形成黑洞的所有机制应用于暗物质时，失败！没有暗物质星这样的东西，所以你不能让暗物质发生核心坍缩。没有任何区域可以收集足够的暗物质来将该区域内的光拉回自身，这意味着暗物质不能直接坍缩。并且没有由暗物质构成的恒星残骸或其他相对致密的物体，这意味着富含暗物质的实体之间不可能发生碰撞而导致黑洞。
事实上，基于我们对暗物质和宇宙的了解，只有一种可能性可以创造由暗物质组成的黑洞。只有宇宙诞生不久具有足够大的幅度波动时才会发生这种情况，它自身会迅速坍缩，导致在恒星形成之前就形成黑洞。如果发生这种情况，它可能会产生一个或多个原始黑洞：一组与恒星无关的黑洞。在这种情况下，只有质量才是重要的。