Czy gdyby przeleciała przez ciebie pierwotna czarna dziura, zginąłbyś? Naukowcy właśnie stwierdzili, że nie

Spis treści:

1. Co to są pierwotne czarne dziury?
2. Czarne dziury przelatują przez kosmos
3. Czy pierwotna czarna dziura cię zabije?

– Musimy myśleć niekonwencjonalnie. Wszystko, co zrobiono dotychczas, by odkryć pierwotne czarne dziury, nie zadziałało – mówi Dejan Stojkovic, profesor fizyki z Uniwersytetu Buffalo. Stojkovic – wraz z De-Chang Dai’em z Case Western Reserve University – pomyśleli więc niekonwencjonalnie. Obaj naukowcy opublikowali właśnie w czasopiśmie „Physics of the Dark Universe” pracę, w której zaproponowali, jak zabrać się za szukanie pierwotnych czarnych dziur.

Ich zdaniem ślady obecności tych obiektów można by wykryć w kosmosie przy użyciu obecnie istniejących instrumentów. Przy pewnej dozie szczęścia zaś udałoby je znaleźć również na Ziemi.

Co to są pierwotne czarne dziury?

Czarne dziury powstają, gdy bardzo masywne gwiazdy zderzają się ze sobą albo gdy pod koniec swojego życia zapadają się grawitacyjnie. Mogą mieć różne masy. Dotychczas astronomowie odkryli wiele czarnych dziur – o masie gwiazdowej, zwykle około 5 do 10 razy większej od masy Słońca, albo o masach od milionów do miliardów mas Słońca. Jedna z czarnych dziur tego drugiego typu – Sagittarius A* – znajduje się w jądrze Drogi Mlecznej.

Jednak fizycy przypuszczają, że w kosmosie istnieje jeszcze jeden rodzaj czarnych dziur. To tzw. pierwotne czarne dziury. Miałyby one powstać zaraz po Wielkim Wybuchu, jako rezultat przypadkowo pojawiających się zagęszczeń materii. Zakłada się, że są o wiele mniej masywne od czarnych dziur o masie gwiazdowej. Ale nadal potężne. Pierwotna czarna dziura mogłaby mieć np. rozmiar atomu i masę Mount Everestu.

Czarne dziury przelatują przez kosmos

Niedawno naukowcy zastanawiali się, co by było, gdy pierwotne czarne dziury przelatywały przez Układ Słoneczny. Stwierdzili, że teoretycznie takie zjawisko mogłoby zachodzić raz na dekadę. A jego skutkiem byłyby wahania orbit obiektów w Układzie Słonecznym, wystarczająco duże, by można było je zmierzyć.

Stojkovic i De-Chang Dai poszli o krok dalej. Rozważyli bowiem sytuację, w której pierwotna czarna dziura zostałaby uwięziona wewnątrz planety, księżyca albo planetoidy. – Jeżeli taki obiekt ma ciekłe jądro, którego gęstość jest większa od gęstości warstwy zewnętrznej, wówczas pierwotna czarna dziura mogłaby to ciekłe jądro wchłonąć – uważa Stojkovic. Następnie zaś mogłaby opuścić planetę czy planetoidę, pozostawiając po sobie tylko pustą skorupę.

Czy taka skorupa zapadłaby się pod własnym ciężarem? Uwzględniając wytrzymałość naturalnych materiałów, takich jak granit i żelazo, oraz napięcie powierzchniowe i gęstość powierzchniową, naukowcy obliczyli, że taki pusty obiekt nie mógłby mieć promienia większego niż jedna dziesiąta promienia Ziemi. Wówczas przetrwałby.

I w takim wypadku można by próbować go wykryć. Następnie zaś na podstawie orbity obliczyć jego masę i gęstość. A na koniec sprawdzić, czy gęstość obiektu nie jest zbyt niska w stosunku do jego rozmiarów. – Gdy tak było, jest to dobry znak, iż jest pusty — mówi Stojkovic. To zaś stanowiłoby pośredni dowód, że taka planetoida została „wydrążona” przez pierwotną czarną dziurę.

Czy pierwotna czarna dziura cię zabije?

Stojkovic i De-Chang Dai zajęli się również sytuacją, w której pierwotna czarna dziura przelatuje przez obiekt bez ciekłego jądra. Taki jak ziemska skała albo mieszkaniec Ziemi. W takiej sytuacji czarna dziura pozostawiłaby po sobie w ośrodku, przez który przeszła, prosty tunel. Na szczęście bardzo cienki. Dla czarnej dziury o masie 10¹⁹ kilogramów miałby szerokość 0,1 mikrona (mikron to jedna milionowa metra).

Naturalnie różne części Ziemi – skały, głazy czy budynki – mogą już nosić ślady takich przelotów z przeszłości. Fizycy przyjęli nawet założenie, że czarna materia składa się z pierwotnych czarnych dziur (a więc jest ich całkiem sporo). Przy takim założeniu policzyli, że dla głazu mającego miliard lat szansa, iż przeszła przez niego pierwotna czarna dziura, wynosi 0,000001.

To oznacza, że – na szczęście – w ciągu życiu raczej nie grozi nam, że maleńka czarna dziura nas przetnie. Nawet zaś gdyby to się stało, raczej w ogóle byśmy tego nie zauważyli. Ludzkie tkanki mają tak małe napięcie, że pierwotna czarna dziura, poruszająca się z ogromną prędkością i o wielkiej energii kinetycznej, po prostu by przez nas przeleciała na wylot.

– Jeśli pocisk porusza się przez medium szybciej niż prędkość dźwięku, struktura molekularna medium nie ma czasu, aby zareagować – mówi Stojkovic. – Rzuć kamieniem w okno, a prawdopodobnie się rozbije. Strzel w okno z broni, prawdopodobnie zostanie po tym tylko dziura – podsumowuje plastycznie naukowiec.

Źródła: phys.org, Physics of the Dark Universe

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com