- 26,398
- 46
- 8 Ноя 2022
Она меньше атома, но весит как астероид…
Первичные черные дыры могли родиться в первые мгновения после Большого взрыва и до сих пор остаются одной из самых необычных гипотез современной космологии. Новая работа разбирает почти абсурдный на вид, но физически допустимый вопрос: что случится, если первичная черная дыра пролетит через человеческое тело. Ответ получился неприятным, но успокаивающим: повреждения возможны, однако шанс столкнуться с таким объектом настолько мал, что в обычной жизни его можно считать нулевым.
Первичные черные дыры , или PBH, отличаются от черных дыр, которые образуются после гибели массивных звезд. Они могли возникнуть в ранней Вселенной, когда вещество было сжато до огромных плотностей. Если в отдельных областях материя уплотнялась достаточно сильно, гравитация запускала коллапс и превращала небольшой сгусток в черную дыру. Масса таких объектов могла быть очень разной.
До наших дней могли дожить не все первичные черные дыры. Легкие объекты должны постепенно терять массу через излучение Хокинга : квантовый эффект заставляет черную дыру испускать частицы и медленно испаряться. Объекты легче примерно миллиарда тонн за возраст Вселенной уже исчезли бы. С учетом других ограничений физики часто поднимают нижнюю оценку до 100 миллиардов тонн.
Масса в 100 миллиардов тонн сопоставима с небольшим каменистым астероидом диаметром несколько километров. Но первичная черная дыра с такой массой была бы не гигантским небесным телом, а объектом намного меньше атома. В этом и заключается странность сценария: чудовищная масса сосредоточена в микроскопическом объеме, поэтому разрушительное действие зависит не только от массы, но и от расстояния и времени контакта.
Гравитационное поле быстро слабеет с расстоянием. На удалении в километр человек почти ничего не почувствовал бы. В сантиметре от первичной черной дыры притяжение стало бы в миллионы раз сильнее земного, но объект двигался бы слишком быстро, чтобы долго тянуть за собой вещество. Типичная скорость относительно Земли оценивается в сотни километров в секунду, поэтому через планету он прошел бы меньше чем за минуту.
За такой короткий пролет первичная черная дыра не успела бы поглотить заметный объем породы. Гораздо важнее резкое гравитационное возмущение вдоль ее пути. Объект несся бы через недра в сотни раз быстрее скорости звука в породах и создавал бы ударную волну, похожую на сейсмический толчок. Расчеты для массы около миллиарда тонн дают событие примерно магнитудой 4: люди могли бы почувствовать дрожание, но до глобальной катастрофы далеко. Объект в 100 миллиардов тонн дал бы более сильный сигнал, однако Землю не разрушил бы.
Работа 2025 года переносит этот расчет на человеческое тело. Автор оценил энергию ударной волны, которую первичная черная дыра передала бы тканям, и использовал модели, близкие к расчетам баллистических повреждений. Сравнение мрачное, но понятное: нужно оценить, сколько энергии попадет в небольшой участок тела за крайне короткое время и какие разрушения вызовет такой импульс.
По расчетам, заметная травма начинается при массе немного выше 100 миллиардов тонн. При меньшей массе ударная волна слабее. Прямой контакт с веществом тела тоже оказался ограниченным: из-за крошечного размера и огромной скорости первичная черная дыра затронула бы лишь небольшое число атомов.
Отдельно авторы разобрали приливные силы - разницу гравитационного воздействия на близкие и дальние участки ткани. Именно такие силы в более привычных сценариях могут растягивать вещество у черной дыры. Здесь времени почти нет: через тело объект пролетел бы примерно за микросекунду. Поэтому приливное воздействие не стало бы главным источником повреждений. Для опасного разрушения тканей по этому механизму потребовалась бы масса примерно в 100 раз больше.
След после пролета тоже не напоминал бы широкую рану. Первичная черная дыра оставила бы субмикроскопический канал, потому что сама намного меньше атома и не успевает взаимодействовать с большим количеством вещества напрямую. Основную опасность создала бы ударная волна вокруг траектории, а не ширина самого следа.
Подобные расчеты нужны не ради страшного сюжета. Первичные черные дыры рассматривают как одного из возможных кандидатов на роль темной материи - вещества, которое не излучает свет, но проявляет себя через гравитацию и составляет значительную часть массы Вселенной. Если часть темной материи действительно состоит из PBH, частота их встреч с Землей и людьми помогает проверить допустимые параметры этой гипотезы.
Для человека оценка почти полностью снимает тревогу: даже при самых щедрых допущениях в пользу первичных черных дыр попадание в тело ожидалось бы примерно раз в миллиард миллиардов лет. Земля крупнее, поэтому шанс встречи выше, но и для планеты интервал оценивают примерно в миллиард лет. Если PBH составляют меньшую долю темной материи или вообще не существуют, паузы между возможными событиями становятся еще длиннее.
Первичные черные дыры могли родиться в первые мгновения после Большого взрыва и до сих пор остаются одной из самых необычных гипотез современной космологии. Новая работа разбирает почти абсурдный на вид, но физически допустимый вопрос: что случится, если первичная черная дыра пролетит через человеческое тело. Ответ получился неприятным, но успокаивающим: повреждения возможны, однако шанс столкнуться с таким объектом настолько мал, что в обычной жизни его можно считать нулевым.
Первичные черные дыры , или PBH, отличаются от черных дыр, которые образуются после гибели массивных звезд. Они могли возникнуть в ранней Вселенной, когда вещество было сжато до огромных плотностей. Если в отдельных областях материя уплотнялась достаточно сильно, гравитация запускала коллапс и превращала небольшой сгусток в черную дыру. Масса таких объектов могла быть очень разной.
До наших дней могли дожить не все первичные черные дыры. Легкие объекты должны постепенно терять массу через излучение Хокинга : квантовый эффект заставляет черную дыру испускать частицы и медленно испаряться. Объекты легче примерно миллиарда тонн за возраст Вселенной уже исчезли бы. С учетом других ограничений физики часто поднимают нижнюю оценку до 100 миллиардов тонн.
Масса в 100 миллиардов тонн сопоставима с небольшим каменистым астероидом диаметром несколько километров. Но первичная черная дыра с такой массой была бы не гигантским небесным телом, а объектом намного меньше атома. В этом и заключается странность сценария: чудовищная масса сосредоточена в микроскопическом объеме, поэтому разрушительное действие зависит не только от массы, но и от расстояния и времени контакта.
Гравитационное поле быстро слабеет с расстоянием. На удалении в километр человек почти ничего не почувствовал бы. В сантиметре от первичной черной дыры притяжение стало бы в миллионы раз сильнее земного, но объект двигался бы слишком быстро, чтобы долго тянуть за собой вещество. Типичная скорость относительно Земли оценивается в сотни километров в секунду, поэтому через планету он прошел бы меньше чем за минуту.
За такой короткий пролет первичная черная дыра не успела бы поглотить заметный объем породы. Гораздо важнее резкое гравитационное возмущение вдоль ее пути. Объект несся бы через недра в сотни раз быстрее скорости звука в породах и создавал бы ударную волну, похожую на сейсмический толчок. Расчеты для массы около миллиарда тонн дают событие примерно магнитудой 4: люди могли бы почувствовать дрожание, но до глобальной катастрофы далеко. Объект в 100 миллиардов тонн дал бы более сильный сигнал, однако Землю не разрушил бы.
Работа 2025 года переносит этот расчет на человеческое тело. Автор оценил энергию ударной волны, которую первичная черная дыра передала бы тканям, и использовал модели, близкие к расчетам баллистических повреждений. Сравнение мрачное, но понятное: нужно оценить, сколько энергии попадет в небольшой участок тела за крайне короткое время и какие разрушения вызовет такой импульс.
По расчетам, заметная травма начинается при массе немного выше 100 миллиардов тонн. При меньшей массе ударная волна слабее. Прямой контакт с веществом тела тоже оказался ограниченным: из-за крошечного размера и огромной скорости первичная черная дыра затронула бы лишь небольшое число атомов.
Отдельно авторы разобрали приливные силы - разницу гравитационного воздействия на близкие и дальние участки ткани. Именно такие силы в более привычных сценариях могут растягивать вещество у черной дыры. Здесь времени почти нет: через тело объект пролетел бы примерно за микросекунду. Поэтому приливное воздействие не стало бы главным источником повреждений. Для опасного разрушения тканей по этому механизму потребовалась бы масса примерно в 100 раз больше.
След после пролета тоже не напоминал бы широкую рану. Первичная черная дыра оставила бы субмикроскопический канал, потому что сама намного меньше атома и не успевает взаимодействовать с большим количеством вещества напрямую. Основную опасность создала бы ударная волна вокруг траектории, а не ширина самого следа.
Подобные расчеты нужны не ради страшного сюжета. Первичные черные дыры рассматривают как одного из возможных кандидатов на роль темной материи - вещества, которое не излучает свет, но проявляет себя через гравитацию и составляет значительную часть массы Вселенной. Если часть темной материи действительно состоит из PBH, частота их встреч с Землей и людьми помогает проверить допустимые параметры этой гипотезы.
Для человека оценка почти полностью снимает тревогу: даже при самых щедрых допущениях в пользу первичных черных дыр попадание в тело ожидалось бы примерно раз в миллиард миллиардов лет. Земля крупнее, поэтому шанс встречи выше, но и для планеты интервал оценивают примерно в миллиард лет. Если PBH составляют меньшую долю темной материи или вообще не существуют, паузы между возможными событиями становятся еще длиннее.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
