¿Se espera que los agujeros negros contengan la misma proporción de materia oscura a materia regular que el resto del universo?

(Respuesta corta: No, desplácese hasta el último punto).

• Es irrelevante para un observador externo si la materia que cayó en el agujero negro era materia oscura o bariónica, según el teorema de la falta de pelo. Las únicas propiedades de un agujero negro desde nuestro punto de vista son la masa, la carga eléctrica y el momento angular. (Pero, por supuesto, no entendemos la gravedad cuántica).
• Desde el punto de vista de la materia que ha caído en el agujero negro, nada especial ocurre al cruzar el horizonte de sucesos. Esto significa que la materia oscura permanece oscura y la materia bariónica permanece bariónica cuando se ve desde el interior del agujero negro.
• Existe cierta controversia sobre la cantidad de materia oscura que existe en el universo. Este artículo reciente , por ejemplo, indica en resumen que un modelo más preciso de las curvas de rotación galáctica podría eliminar un gran porcentaje de la materia oscura no bariónica esperada. (Tenga en cuenta, como @pela indicó en los comentarios, que los artículos de este autor no han sido revisados ​​por pares y podrían ser sospechosos). Obviamente, la cantidad de materia oscura en el universo afectaría en gran medida la respuesta a la pregunta. Debo señalar que la controversia se compone principalmente de un pequeño número de científicos vocales que aparecen de manera desproporcionada en los medios. Siguiendo las principales secciones de noticias científicas, tengo la impresión de que la muerte de la materia oscura parece anunciarse una vez al mes más o menos.
• La formación de agujeros negros supermasivos es poco conocida. Una hipótesis es que pueden formarse por fusión sucesiva de agujeros negros de masa estelar. Dado que recientemente se han realizado observaciones de ondas gravitacionales de tales fusiones , y como también se han observado recientemente candidatos a agujeros negros de masa intermedia , supondré aquí que así es como se forman y que, por lo tanto, los agujeros negros supermasivos están hechos aproximadamente del mismo material que agujeros negros de masa estelar.
• Los agujeros negros pierden la mayor parte de su masa durante el proceso de formación. Es importante tener siempre en cuenta si estamos hablando de la masa del núcleo estelar que colapsó para formar el agujero negro (a menudo se trata de la "masa" de un agujero negro a la que se hace referencia cuando se habla, por ejemplo, del tamaño mínimo del agujero negro). agujero que puede formarse a partir del colapso del núcleo) o la masa del agujero negro vista por un observador distante después de la supernova.
• Las partículas de materia oscura no pueden perder mucha energía orbital al interactuar con otra materia ni por la radiación, por lo tanto, permanecerán en órbita alrededor de un agujero negro en lugar de caer, a menos que por casualidad improbable lo golpeen cerca del horizonte de eventos. Este documento indica que los agujeros negros supermasivos simulados derivan no más del 10% de su masa de la materia oscura.

Sin embargo, hay que decir que, en primer lugar, algunos científicos sospechan que la materia oscura está formada por agujeros negros primordiales. También existe la teoría de MACHO ( Massive Compact Halo Objects ), que la materia oscura está compuesta de grandes cuerpos compactos como los agujeros negros, pero la mayoría cree que esta teoría no puede explicar la materia oscura en el universo.

La materia oscura está (se cree que está) en halos que se extienden tanto hacia los centros de las galaxias como fuera de la mayor parte de la materia normal en las galaxias (gas, estrellas, polvo). Entonces, un agujero negro dentro de una galaxia podría e indudablemente ingerirá algo de materia oscura. Sin embargo:

Los agujeros negros de masa estelar se forman a partir del colapso del núcleo de una estrella masiva. Dado que las estrellas son casi en su totalidad de materia regular, el remanente de BH formado inicialmente se habría hecho casi en su totalidad de materia regular. Estos BH podrían crecer más tarde mediante la acumulación de gas (por ejemplo, de una estrella compañera binaria cercana), en cuyo caso están ganando masa en forma de materia regular. Inevitablemente , el BH se tragaría algo de materia oscura mientras orbitaba dentro de su galaxia madre, al igual que el BH se tragaría algo de polvo interestelar, por ejemplo. Pero todavía estaría formado abrumadoramente a partir de materia regular.

Los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias probablemente comenzarían a partir de algún tipo de colapso de una nube de gas o una estrella muy masiva en el universo primitivo, que nuevamente sería en su mayoría materia regular. El crecimiento posterior de BH supermasivos proviene principalmente del gas interestelar que alimenta un disco de acreción alrededor del BH, además de la estrella ocasional que se acerca demasiado, por lo que, una vez más, es principalmente materia regular la que cae en el agujero negro. (Las regiones centrales de las galaxias tienen algo de materia oscura, pero están dominadas por materia regular. Además, la materia regular en forma de nubes de gas puede perder fácilmente energía a través de colisiones entre nubes y hundirse en el centro de la galaxia, donde podría alimentar un BH supermasivo; la materia oscura no puede hacer esto).

(Por supuesto, como señala el usuario 25972, es en gran medida irrelevante para los forasteros como nosotros qué tipo de materia se necesita para hacer un BH. Un agujero negro formado a partir de materia oscura se comportaría de manera idéntica a uno formado a partir de materia regular).