У 1974 році письменник-фантаст Ларрі Нівен написав детективну історію з цікавим припущенням: чи можна вбити людину за допомогою крихітної чорної діри?
Я не буду розкривати сюжет, але більшість людей, ймовірно, погодяться, що відповідь очевидна – так. Інтенсивна гравітація, приливні сили та горизонт подій точно призведуть до трагічного фіналу.
Однак наукова відповідь виявилася набагато цікавішою.
З одного боку, зрозуміло, що достатньо велика чорна діра може вбити людину. З іншого боку, чорна діра з масою одного атома водню настільки мала, що її неможливо помітити.
Справжнє питання полягає у визначенні критичної маси. Якого мінімального розміру має бути чорна діра, щоб стати смертельною? Саме цьому присвячене нове дослідження, опубліковане на arXiv.
Дослідження починається з примордіальних чорних дір – гіпотетичних об’єктів, що могли утворитися в ранньому Всесвіті та бути значно меншими за чорні діри зоряної маси. Їхні маси можуть варіюватися від розмірів атома до маси, що перевищує масу Землі.
Астрономи досі не виявили жодної примордіальної чорної діри, проте спостереження виключають кілька діапазонів мас. Наприклад, чорні діри з масою менше ніж 10¹² кг уже б випарувалися через випромінювання Гокінга.
Чорні діри масою понад 10²⁰ кг мали б створювати гравітаційне лінзування зірок у Чумацькому Шляху, але такі ефекти не спостерігалися, що свідчить про їхню вкрай малу ймовірність існування.
Деякі теоретичні моделі припускають, що примордіальні чорні діри можуть бути джерелом темної матерії. Якщо це так, то їхні маси обмежуються діапазоном 10¹³ – 10¹⁹ кг, що приблизно відповідає масі астероїдів.
Отже, у дослідженні розглядаються два ключові ефекти: приливні сили та ударні хвилі.
Приливні сили виникають через різницю гравітаційного впливу чорної діри на різні частини тіла. Астероїдні чорні діри мають розмір менше мікрометра, тому їхні приливні сили діють на дуже малій площі. Якщо така чорна діра пройде через тулуб або кінцівку, можлива локальна шкода, але не смертельна. Це буде схоже на прокол голкою.
Проте, якщо чорна діра пройде через голову, ситуація зміниться. Приливні сили можуть пошкодити мозкові клітини, що набагато небезпечніше. Оскільки клітини мозку дуже тендітні, навіть сила в діапазоні 10 – 100 наноньютонів може спричинити летальні наслідки. Однак для цього чорна діра повинна бути на верхній межі дослідженого масового діапазону.
Ударні хвилі є значно більш небезпечними. Коли чорна діра входить у тіло, вона створює хвилю щільності, яка поширюється по тканинах, завдаючи механічних пошкоджень та виділяючи тепло. Щоб створити енергію, еквівалентну пострілу з малокаліберного пістолета (калібр .22), чорна діра повинна мати масу 1,4 × 10¹⁴ кг. Це цілком реалістична маса для примордіальної чорної діри.
Отже, так, примордіальна чорна діра дійсно може вбити людину.
Однак, незважаючи на привабливість цієї ідеї для фантастичних історій, у реальному житті така подія майже неможлива. Навіть якщо примордіальні чорні діри існують, їхня кількість у порівнянні з безмежними просторами космосу робить ймовірність такого випадку меншою за один шанс на 10 трильйонів.
Читайте оригінальну статтю.