Исследование показало, что произойдет, если человек столкнется с крошечной черной дырой

В 1974 году писатель-фантаст Ларри Нивен написал детективный роман с интересной предпосылкой: можно ли убить человека с помощью крошечной черной дыры. Большинство людей будут, вероятно, могут утверждать, что да. Сильная гравитация, приливные силы и горизонт событий наверняка приведут к неприятному концу. Но исследование показало, что научный ответ немного интереснее.

С одной стороны, ясно, что достаточно большая черная дыра может убить человека. С другой стороны, черная дыра с массой одного атома водорода явно слишком мала, чтобы ее можно было заметить. Другое дело — критическая масса. При каком минимальном размере она станет смертельной. Этому посвящена новая статья на arXiv.

Исследование начинается с первичных черных дыр. Это теоретические тела, которые могли образоваться в самые ранние моменты существования Вселенной и которые были бы намного меньше черных дыр звездной массы. От массы атома до массы в несколько раз больше массы Земли.

Хотя астрономы никогда не находили первичных черных дыр, наблюдения исключают несколько диапазонов масс. Например, любая первичная черная дыра меньше 1012 кг уже испарилась бы благодаря излучению Хокинга.

Все, что больше 1020 кг, будет гравитационно линзировать звезды в Млечном Пути. Поскольку исследователи не обнаружили эти эффекты, они должны быть, по крайней мере, чрезвычайно редки. Если вообще существуют.

Некоторые теоретические модели утверждают, что первичные черные дыры могут быть источником темной материи. Если это так, то пределы наблюдения ограничивают их массы диапазоном 1013 – 1019 кг, что аналогично диапазону масс астероидов. Поэтому исследование сосредоточено на этом диапазоне и рассматривает два эффекта: приливные силы и ударные волны.

Приливные силы возникают, потому что чем ближе объект к массе, тем сильнее ее гравитация. Это означает, что черная дыра оказывает на него разность сил по мере приближения. Поэтому вопрос в том, достаточно ли сильна эта разность, чтобы разорвать плоть.

Черные дыры массой астероида имеют поперечник менее микрометра, поэтому даже приливные силы покроют крошечную область. Если бы одна из них прошла через одну из человеческих конечностей, могли бы быть некоторые локальные повреждения. Это было бы похоже на прохождение иглы сквозь человека.

Но если бы черная дыра прошла сквозь голову, это была бы другая история. Приливные силы могли бы разорвать клетки мозга, что было бы гораздо серьезнее. Поскольку они хрупкие, даже разница сил в 10–100 наноньютонов может убить человека. Но для этого потребуется черная дыра на самом высоком конце нашего диапазона масс.

Ударные волны были бы гораздо более опасны. В этом случае, когда черная дыра проникла бы в тело, она создала бы волну плотности, которая бы прошла сквозь него. Эти ударные волны физически повредили бы клетки и передали бы тепловую энергию, которая нанесла бы еще больший ущерб.

Чтобы создать ударную волну энергии, подобную той, что есть у пули 22-го калибра, черной дыре потребовалась бы масса всего лишь 1,4 x 1014 кг, что вполне соответствует диапазону возможных первичных черных дыр. «Так что да, первичная черная дыра может вас убить», — утверждают исследователи.

Но в реальной жизни это никогда не произойдет. Даже если существуют первичные черные дыры массой с астероид, их количество по сравнению с необъятностью космоса означает, что вероятность того, что это произойдет с кем-то в течение его жизни, составляет менее одного к 10 триллионам.

Ранее исследователи впервые обнаружили доказательства того, что даже микроквазары с маломассивными звездами могут эффективно ускорять частицы. Это открытие имеет важные последствия для понимания распространенности гамма-лучей во Вселенной и роли микроквазаров в производстве космических лучей.