Что произойдет, если крошечная черная дыра пройдет через ваше тело?

Интенсивная гравитация, приливные силы и горизонт событий, несомненно, привели бы к плачевному концу. Но, как оказалось, научный ответ немного интереснее, сообщает universetoday.com.

С одной стороны, понятно, что достаточно большая черная дыра может вас убить. С другой стороны, черная дыра с массой одного атома водорода явно слишком мала, чтобы быть замеченной. Настоящий вопрос заключается в критической массе. При каком минимальном размере черная дыра становится смертельно опасной? Этому посвящена новая статья в arXiv.

Исследование начинается с первобытных черных дыр. Это теоретические тела, которые могли сформироваться в самые ранние моменты существования Вселенной и были гораздо меньше черных дыр со звездной массой. Их масса может варьироваться от массы атома до массы, в несколько раз превышающей массу Земли.

Хотя астрономы так и не нашли ни одной первозданной черной дыры, наблюдения исключают несколько диапазонов масс. Например, любая первозданная черная дыра массой менее 1012 кг уже испарилась бы благодаря излучению Хокинга.

Все, что больше 1020 кг, будет гравитационно линзировать звезды в Млечном Пути. Поскольку мы не обнаружили этих эффектов линзирования, они должны быть, по крайней мере, чрезвычайно редкими. Если они вообще существуют.

Некоторые теоретические модели утверждают, что первозданные черные дыры могут быть источником темной материи. Если это так, то наблюдательные пределы ограничивают их массу диапазоном 1013-1019 кг, что похоже на диапазон масс астероидов. Поэтому исследование сосредоточено на этом диапазоне и рассматривает два эффекта: приливные силы и ударные волны.

Приливные силы возникают потому, что чем ближе вы к массе, тем сильнее ее гравитация. Это означает, что черная дыра оказывает на вас дифференциальную силу по мере приближения к ней. Вопрос в том, достаточно ли сильна эта разность сил, чтобы разорвать плоть.

Черные дыры с массой астероида меньше микрометра в поперечнике, поэтому даже приливные силы будут действовать на крошечной площади. Если бы такая дыра прошла через вашу среднюю часть тела или одну из конечностей, могло бы возникнуть некоторое локальное повреждение, но ничего смертельного. Это было бы похоже на то, как если бы в вас вонзилась игла.

Но если бы черная дыра прошла через вашу голову, это была бы совсем другая история. Приливные силы могут разорвать клетки мозга, что будет гораздо серьезнее. Поскольку клетки мозга очень хрупкие, даже разность сил в 10 — 100 наньютонов может убить вас. Но для этого потребуется черная дыра, находящаяся на самом высоком конце нашего диапазона масс.

Ударные волны были бы гораздо опаснее. В этом случае, когда черная дыра входит в ваше тело, она создает волну плотности, которая прокатывается через вас. Эти ударные волны физически повредили бы клетки и передали тепловую энергию, которая нанесла бы еще больший ущерб.

Чтобы создать ударную волну с энергией, подобной энергии пули 22-го калибра, черная дыра должна иметь массу всего 1,4 х 1014 кг, что вполне укладывается в диапазон возможных первозданных черных дыр.

Так что да, первобытная черная дыра может убить вас.

И хотя это отличная история, в реальной жизни такого никогда не случится. Даже если первозданные черные дыры массой с астероид существуют, их количество в сравнении с просторами космоса означает, что вероятность того, что это произойдет с кем-то в течение его жизни, составляет менее одного к 10 триллионам.

Тем не менее, сама мысль о том, что крошечная черная дыра может представлять опасность, захватывает воображение. Статья в arXiv демонстрирует, как даже самые экзотические астрофизические концепции можно исследовать с помощью строгих научных расчетов. Она показывает, что мир вокруг нас, даже на самых микроскопических уровнях, потенциально полон неожиданных и смертельных угроз, пусть и невероятно маловероятных.

Кроме того, данное исследование подчеркивает важность междисциплинарного подхода к науке. Объединяя астрофизику, физику частиц и биологию, ученые смогли детально изучить потенциальное воздействие первозданных черных дыр на живые организмы. Этот способ позволяет продвигать границы нашего понимания Вселенной и её содержимого.

В конечном счете, статья служит не только научным трактатом, но и увлекательным мысленным экспериментом. Она заставляет нас задуматься о масштабах Вселенной, о пределах физических законов и о хрупкости жизни перед лицом космических сил.