Черные дыры и смерть: возможно ли это?

В 1974 году Ларри Нивен задался вопросом: может ли крошечная черная дыра стать причиной смерти человека? Этот вопрос, лежащий на стыке научной фантастики и реальной физики, оказался гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Давайте разберемся, насколько это реально.

В 1974 году писатель-фантаст Ларри Нивен предложил читателям интересный детективный роман, где исследуется вопрос: может ли крошечная черная дыра стать причиной смерти человека? На первый взгляд, ответ кажется очевидным — сильная гравитация и приливные силы, несомненно, приведут к трагическому исходу. Однако научные исследования показывают, что ситуация гораздо сложнее, чем может показаться. Об этом рассказывает Universe Today.

Ключевым аспектом является критическая масса черной дыры. В исследовании, опубликованном на платформе arXiv, рассматривается, при каком минимальном размере черная дыра становится опасной. В центре внимания находятся первичные черные дыры — теоретические объекты, которые могли образоваться в самые ранние моменты существования Вселенной и значительно меньше черных дыр звёздной массы.

По оценкам, масса этих объектов может колебаться от массы атома до величин, превышающих массу Земли. Хотя астрономы пока не обнаружили первичных черных дыр, их существование может быть ограничено определенными диапазонами масс. Например, черные дыры с массой менее 10^12 кг уже испарились бы благодаря излучению Хокинга, в то время как более массивные объекты, превышающие 10^20 кг, должны были бы оказывать заметное гравитационное влияние на звезды в Млечном Пути, но таких эффектов не наблюдается.

Некоторые теории предполагают, что первичные черные дыры могут быть частью темной материи. Если это так, то их масса, согласно наблюдениям, должна находиться в диапазоне от 10^13 до 10^19 кг, что сопоставимо с массами астероидов.

Исследование сфокусировано на двух основных эффектах: приливных силах и ударных волнах. Приливные силы возникают из-за того, что гравитационное воздействие черной дыры усиливается по мере приближения. Это заставляет задуматься, достаточно ли этого воздействия, чтобы нанести летальный ущерб.

Для черных дыр размером с астероид, которые имеют диаметр менее микрометра, приливные силы воздействуют на очень небольшую область. Если такая дыра прошла бы через тело, например, через конечность, это могло бы привести к локальным повреждениям, но не к смерти. Однако если бы черная дыра пересекла голову, приливные силы могли бы разорвать клетки мозга, что уже представляло бы серьезную угрозу.

Ударные волны, создаваемые черной дырой, могут быть даже более опасными. При входе в тело черная дыра создает волну плотности, которая физически повреждает клетки и передает тепловую энергию. Для создания ударной волны, сопоставимой с пулей 22-го калибра, черной дыре потребуется масса около 1,4 x 10^14 кг — вполне возможная величина для первичных черных дыр.

Теоретически первичная черная дыра может представлять опасность для человека. Однако в реальности вероятность столкновения с такой черной дырой крайне мала. Даже если такие объекты существуют, их количество в бескрайних просторах космоса делает вероятность их встречи с человеком менее одной на 10 триллионов.

Дополнение:

Новые исследования с использованием данных от гравитационно-волновых обсерваторий, таких как LIGO и Virgo, помогают уточнить наши представления о первичных черных дырах. Эти обсерватории зафиксировали слияния черных дыр, которые могут быть косвенным доказательством существования первичных черных дыр. Однако, наблюдения показывают, что такие события происходят в далеком космосе, а не в окрестностях Земли, что подчеркивает крайнюю редкость и практическую безопасность для человечества.

Кроме того, новейшие компьютерные модели и симуляции позволяют лучше понять динамику взаимодействия черных дыр с материей. Эти модели показывают, что при прохождении через человеческое тело даже крошечная черная дыра могла бы создать чрезвычайно сложные эффекты, включая не только прямое повреждение, но и вторичные эффекты, такие как излучение и индуцированные магнитные поля.

Таким образом, хотя теоретически первичные черные дыры представляют опасность, практическая вероятность их влияния на жизнь человека остается практически нулевой.

Текущее знание о теме: На сегодняшний день, первичные черные дыры остаются гипотетическими объектами, которые могли сформироваться в ранней Вселенной. Хотя их существование еще не подтверждено наблюдениями, они активно исследуются как возможный компонент темной материи. Научные работы продолжают уточнять их возможные массы, эффекты взаимодействия с материей и влияние на космологические процессы, включая гравитационные волны.