Что случится, если крошечная черная дыра пролетит сквозь вас?

В 1974 году писатель-фантаст Ларри Нивен придумал детективную историю с интригующей завязкой: можно ли убить человека с помощью микроскопической черной дыры? Не будем раскрывать сюжет, хотя готовы поспорить: большинство скажет — «Конечно, да!». Мощнейшая гравитация, приливные силы, горизонт событий – все это наверняка приведет к жуткому исходу. Но оказывается, научный ответ куда интереснее.

С одной стороны, очевидно, что достаточно большая черная дыра вас убьет. С другой – черная дыра массой с атом водорода явно слишком мала, чтобы ее вообще заметить. Настоящий вопрос – в критической массе. Каков минимальный размер, при котором черная дыра становится смертельно опасной? Именно этому посвящена новая научная статья, опубликованная на arXiv.

Исследование начинается с первичных черных дыр. Это гипотетические объекты, которые могли сформироваться в самые первые мгновения существования Вселенной. Они должны быть намного меньше черных дыр, образующихся из звезд – их масса может варьироваться от массы атома до нескольких масс Земли. Хотя астрономы пока не обнаружили ни одной первичной черной дыры, наблюдения уже позволили исключить некоторые диапазоны их масс.

Например, любая первичная черная дыра легче 10¹² кг давно бы испарилась благодаря излучению Хокинга. А объекты тяжелее 10²⁰ кг создавали бы заметный эффект гравитационного линзирования звезд Млечного Пути. Поскольку мы не наблюдаем таких эффектов, эти объекты должны быть, по меньшей мере, чрезвычайно редки. Если вообще существуют.

Некоторые теоретические модели предполагают, что первичные черные дыры могут быть источником темной материи. Если это так, то наблюдательные ограничения сужают диапазон их возможных масс до 10¹³ – 10¹⁹ кг, что сравнимо с массой астероидов. Поэтому авторы статьи сосредоточились именно на этом диапазоне и рассмотрели два потенциально разрушительных эффекта: приливные силы и ударные волны.

Приливные силы возникают из-за того, что гравитация усиливается по мере приближения к массивному объекту. Это означает, что приближающаяся черная дыра создает разницу сил, действующих на разные части вашего тела. Достаточно ли этой разницы, чтобы разорвать плоть? Черные дыры астероидной массы имеют размер меньше микрометра, так что даже приливные силы будут действовать на крошечную область. Если такая дыра пройдет через туловище или конечность, возможны локальные повреждения, но ничего смертельного. Это было бы похоже на прокол иглой.

Но если черная дыра пролетит сквозь голову – это совсем другое дело. Приливные силы могут разорвать нежные клетки мозга, что гораздо серьезнее. Учитывая их хрупкость, даже разница сил в 10–100 наноньютонов (нН) может оказаться фатальной. Правда, для этого потребуется черная дыра с массой на верхней границе рассматриваемого диапазона.

Гораздо опаснее оказались бы ударные волны. Входя в тело, черная дыра создаст волну уплотнения, которая пройдется по всему организму. Эти ударные волны будут физически разрушать клетки и передавать им тепловую энергию, нанося дополнительные повреждения. Чтобы создать ударную волну с энергией, сравнимой с пулей 22-го калибра, черной дыре достаточно иметь массу всего 1,4 × 10¹⁴ кг – а это вполне укладывается в возможный диапазон масс первичных черных дыр.

Так что да, первичная черная дыра может вас убить.

Хотя это отличный сюжет для фантастического рассказа, в реальной жизни такое практически невозможно. Даже если первичные черные дыры астероидной массы существуют, их количество на просторах космоса ничтожно мало по сравнению с его необъятностью. Шанс, что такая встреча произойдет с кем-либо в течение жизни, составляет менее одного на 10 триллионов.

Мы на Дзен