Рига: -12°С
Загадка темной материи и гипотетические объекты
Интерес к экзотическим объектам, таким как первичные черные дыры, вновь возрос на фоне недавних открытий гравитационных волн и новых изображений классических черных дыр. Первичные черные дыры — гипотетические объекты, масса которых меньше звездной, — рассматриваются некоторыми учеными как один из возможных кандидатов на роль таинственной темной материи, ответственной за наблюдаемую избыточную гравитацию во Вселенной. Считается, что они могли образоваться лишь однажды — в первые мгновения после Большого взрыва из-за колоссальной плотности материи.
Физик Роберт Шеррер из Университета Вандербильта (США) решил ответить на любопытный вопрос: что произойдет, если такое крошечное небесное тело пролетит сквозь тело человека? Ученый отметил, что его вдохновило чтение старой научно-фантастической литературы, где герои погибали именно от такого казуса.
Масса для урона: 140 миллиардов тонн
Согласно расчетам Шеррера, чтобы первичная черная дыра нанесла человеку значительный ущерб при прохождении сквозь него, ее масса должна составлять не менее 140 квадриллионов граммов, что эквивалентно примерно 140 миллиардам метрических тонн. Это сопоставимо с массой крупного астероида, например, в семь раз тяжелее астероида Тоутатис.
При такой массе объект будет невероятно мал: его диаметр Шварцшильда составит всего около 0,4 пикометра. Для сравнения, атом водорода имеет диаметр порядка 106 пикометров. Таким образом, черная дыра будет в тысячи раз меньше атома, и, проходя через плоть со скоростью около 200 километров в секунду, она почти не будет взаимодействовать с окружающими тканями напрямую.
Главная опасность — сверхзвуковой след
Физик пришел к выводу, что основной вред в этом сценарии нанесет не прямое гравитационное воздействие, а сопутствующий эффект. Поскольку скорость пролетающей черной дыры значительно превышает скорость звука в воздухе (и, соответственно, в тканях), за ней останется мощный сверхзвуковой ударный след.
Эффект будет подобен баллистическому удару от пули калибра 0,22, который разорвет плоть жертвы.
По оценке Шеррера, повреждения от такой ударной волны, вызванной пролетом сверхплотного объекта, могут оказаться даже более разрушительными, чем прямой контакт с дырой массой в 100 миллиардов тонн.
«Спагеттификация» требует большей массы
Классическое представление о том, что черные дыры разрывают объекты на части силами гравитационного градиента, известное как «спагеттификация», в данном случае вступает в игру при гораздо больших массах. Приливные силы — разница в гравитационном притяжении между ближайшей и самой дальней сторонами объекта — способны «растянуть» тело.
Однако силы, удерживающие атомы и молекулы в тканях человека, на этих масштабах оказываются сильнее гравитации пролетающей черной дыры. Чтобы приливные силы стали критическими и начали буквально рвать тело на части, ее масса должна быть не менее 7 квинтиллионов граммов (около 7 триллионов тонн, что сопоставимо с массой астероида Ирида). На этом минимальном пороге гравитация дыры смогла бы преодолеть структурную целостность тканей, затронув, например, клетки мозга. Но, как отмечает физик, при такой массе ударная волна, вероятно, уже нанесла бы фатальный урон.
Шансы на столкновение близки к нулю
Несмотря на увлекательность расчетов, исследователи сходятся во мнении, что опасаться подобных событий не стоит. Первичные черные дыры не являются доминирующим компонентом темной материи, поскольку условия для их образования были довольно редки даже в турбулентной ранней Вселенной. Шеррер подсчитал, что если такие объекты и существуют, то частота столкновения крошечной черной дыры с человеком составляет, в среднем, один раз на квинтиллион лет.
Это время в миллиарды раз превышает текущий возраст Вселенной (13,8 миллиарда лет), что делает вероятность подобного инцидента для человечества практически нулевой.
Следите за новостями на других платформах: