无论我们讨论的是位于距银河系中心数千光年的独立黑洞,还是那些由星系核心附近的许多其他黑洞合并而成的超大质量黑洞,它们最初都是从大约100%的正常物质和0%的暗物质开始的。
随着时间的推移,黑洞会以这两种物质为食。那么暗物质是否主导了黑洞?如果我们想让黑洞质量增加,最简单的方法是比较正常物质和暗物质的吞噬量,也就是比较正常物质密度和暗物质密度。在我们太阳系的位置,正常物质的密度是1.2×10^28千克每立方光年,而暗物质的密度仍然很大:2.5×10^27千克每立方光年,大约是正常物质的20%。但是要记住,在银河系的边缘和银河中心是一个完全不同的故事。
银河系中心有更多的暗物质,因为随着我们向星系中心移动,暗物质晕的密度会增加。然而,这种效应并不会增加很多,而且还存在巨大的不确定性,最乐观的增长也将是1万倍左右。(悲观的估计是10到100倍)另一方面,银河系中心正常物质的密度大约是太阳系附近的5千万倍。在我们所在的地方,暗物质可能占黑洞增长的16%,但最多只能占银河系中心黑洞增长的0.004%。因此黑洞几乎是由正常物质形成的,无论黑洞身处在哪里。
- 在物质密度较低的地方形成的黑洞(比如我们所在的地方)将有很大一部分增长来自暗物质,但这种增长,就平均而言与最初黑洞的质量相比微不足道。
- 在物质密度高的地方形成的黑洞(比如在银河系中心附近)将会经历显著的增长,但至少99.996%的增长来自正常物质,而不是暗物质。
综上所述:暗物质确实是黑洞形成和成长的组成部分,但暗物质的作用太小了,也没有任何重要性,因此,这并不能告诉我们关于暗物质的知识。
这里还有个问题,由于霍金辐射的作用黑洞会失去质量。但这个过程非常缓慢,在有限的时间尺度上完全可以忽略不计。一个太阳质量的黑洞需要10^67年才能蒸发掉,也就是说,由于霍金辐射,它在一年内蒸发掉的质量还不到一个电子的质量,而宇宙中最大的超大质量黑洞需要10^100年才能蒸发掉,就算宇宙再过上138亿年,它损失的质量还不到一个电子的质量。所以霍金辐射并不会影响黑洞内正常物质和暗物质的比例。