Co się stanie, gdy przez twoje ciało przeleci mikroskopijna czarna dziura? Fizycy już wiedzą
Mikroskopijna czarna dziura przelatująca przez ciało człowieka brzmi jak motyw z horroru science fiction. Okazuje się jednak, że nawet taki obiekt nie musi być groźniejszy niż pocisk. Fizycy obliczyli, co dokładnie stałoby się w takim scenariuszu – i czy mamy się czego obawiać.
Przywykliśmy myśleć o czarnych dziurach jako o największych i najpotężniejszych obiektach we Wszechświecie. Jednak zgodnie z ogólną teorią względności Alberta Einsteina, do ich powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Może to być objętość wyrażana nawet w pikometrach (jedna bilionowa metra).
Temu, co by się stało, gdyby taka mikro-czarna dziura przeleciała przez ludzkie ciało, przyjrzał się Robert Scherrer, fizyk z Uniwersytetu Vanderbilta.
Science fiction a rzeczywistość
W 1974 roku w magazynie „Analog Science Fiction/Science Fact” ukazało się opowiadanie Larry’ego Nivena zatytułowane „The Hole Man”. Opowiada o zespole odkrywców i naukowców pracujących na Marsie. Bohaterowie odnajdują bazę Obcych, w której znajduje się wciąż działające urządzenie, prawdopodobnie służące do komunikacji poprzez oscylację fal grawitacyjnych.
Jeden z naukowców sądzi, że wewnątrz urządzenia znajduje się mikroskopijna czarna dziura, lecz jego przełożony mu nie wierzy i szydzi z niego przy każdej okazji. Dochodzi do gwałtownej sprzeczki, w trakcie której przełożony wyłącza pole utrzymujące czarną dziurę, tym samym uwalniając ją.
Ta spada prosto przez ciało przełożonego, raniąc go śmiertelnie wskutek sił pływowych i niezwykle małego „tunelu”, jaki czarna dziura tworzy w ciele, spadając w kierunku środka planety.
Czarna dziura łagodniejsza niż pocisk z karabinu?
Czy naprawdę mikroskopijna czarna dziura może zabić człowieka? Według nowych obliczeń Roberta Scherrera, fizyka z Uniwersytetu Vanderbilta, nawet czarna dziura o masie 100 miliardów ton wyrządziłaby mniej szkód niż pocisk kalibru 22. Najgorszy efekt wynikałby nie z samego obiektu, lecz z fali uderzeniowej, jaką wywoła przelot przez tkanki – podobnie jak ma to miejsce w przypadku strzału z broni palnej.
Tylko skąd wziąć mikroskopijną czarną dziurę i jak mają się do tego tzw. pierwotne czarne dziury? Te mogły powstać jedynie z bardzo dużych zagęszczeń materii w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu. Jak duże mogłyby być takie obiekty, czy mogłyby uderzyć w człowieka i jakie byłyby skutki?
Ułamek średnicy atomu, ogromna masa
Z obliczeń Scherrera wynika, że minimalna masa pierwotnej czarnej dziury, która mogłaby spowodować istotne obrażenia przy przelocie przez ciało, to około 140 miliardów ton. Mimo tak ogromnej masy, jej rozmiar byłby mikroskopijny – tzw. średnica Schwarzschilda wynosiłaby zaledwie 0,4 pikometra.
Aby lepiej zrozumieć tę wielkość dodajmy, że średnica atomu wodoru to ok. 106 pikometrów. Zakładając, że taka mikro-czarna dziura przemieszczałaby się z prędkością około 200 km/s, nie wchodziłaby w silną interakcję z otaczającą tkanką. Fala uderzeniowa wywołana jej przelotem byłaby jednak porównywalna do fali od pocisku kalibru 22.
Ale czarna dziura wywiera również siły pływowe, które są silniejsze przy bliższej stronie obiektu, a słabsze po dalszej. To właśnie te różnice prowadzą do rozciągania materii, czyli tzw. spaghettifikacji. Na poziomie ciała człowieka siły te są zwykle zbyt słabe, bo oddziaływania atomowe dominują nad grawitacją.
Możemy spać spokojnie
Wiemy już, że mająca masę 140 miliardów ton czarna dziura nie byłaby dla nas zbyt straszna. Zatem jak masywna musiałaby być, by realnie uszkodzić ludzkie ciało? Według wyliczeń Scherrera, aby czarna dziura mogła uszkodzić ludzkie tkanki siłami pływowymi, musiałaby mieć masę co najmniej 7 trylionów ton – porównywalną z masą planetoidy Iris. Dopiero wtedy jej grawitacja mogłaby uszkodzić najbardziej wrażliwe tkanki, np. mózg. Fala uderzeniowa wynikająca z przelotu takiej czarnej dziury wyrządziłaby znaczne szkody.
Czy w takim razie mamy się czego bać? Robert Scherrer wyliczył, że prawdopodobieństwo trafienia człowieka przez taką czarną dziurę to ok. raz na kwintylion lat – czyli o wiele rzadsze niż cały dotychczasowy wiek Wszechświata (13,8 mld lat). Możemy spać spokojnie.
Źródło: Science Alert
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.