Мини-черные дыры буквально кишат рядом с Землей: что случится, если они «вонзятся» в планету

Pinned onto Новости

Черные дыры минимум раз в десять лет пролетают в окрестностях Земли, и постоянно присутствуют в Солнечной системе, предполагают ученые из Массачусетского технологического института. Что будет, если такая пройдет сквозь человека (а она может) – вопрос остается открытым. Интригующая статья опубликована в журнале Physical Review.

ОТКУДА ВЫ В ТАКОМ КОЛИЧЕСТВЕ?

Ошеломляющее исследование началось с интригующей, но уже набивающей оскомину темы темной материи. Где же она, отклоняющая вращение галактик – и почему мы ее не видим. Профессор Тунг Тран из МТИ сосредоточился на одной версии: а что, если она собрана в черных дырах?

Мы привыкли думать о черных дырах как о чем-то монструозном. Гигантские отверстия в центрах галактик. Расщелины в никуда, которые оставляют после себя массивные звезды. Но черная дыра не обязана быть очень большой. Она может быть любой вообще-то. Чтобы получить черную дыру, надо сжать материю. Мы знаем один естественный процесс сжатия – коллапс звезды. Поэтому рассматриваем черные дыры больших, звездных, масс. Но существуют (наверное) и другие процессы.

Ученые рассмотрели гипотезу, согласно которой сразу после Большого взрыва тут и там создавались локальные уплотнения массы, которые превращались в черные дыры. Речь идет не просто о ранней Вселенной. О микросекундах после Большого взрыва. Некий первобытный «суп», невероятно горячий, с до конца не понятными свойствами, принялся лететь во все стороны, создавая попутно собственно пространство, куда он летит (ведь нет материи – нет и пространства, а материи до Взрыва не было), а также само время (нет материи – нет пространства – нет времени). Многие теоретики говорят: «суп» не был однороден. А неровности, пузырьки становились черными дырами.

Какого размера могут быть такие черные дыры? Мы доподлинно не знаем. Физики из МТИ для своего исследования выбрали ограничения: их интересуют не очень большие черные дыры. Потому что большая черная дыра создает эффект гравитационной линзы, то есть искажает свет за собой, и она заметна. Их также не интересуют очень маленькие черные дыры, потому что они «испарились» бы, исчезли вскоре после Большого взрыва. Напомним, что черные дыры «светятся» за счет излучения, открытого Стивеном Хокингом, и постепенно через это излучение «испаряются».

В результате у них остался довольно экзотический класс объектов: черные дыры размером с атом водорода и массой, как у астероида, то есть сколько-то мегатонн.

Сделаем допущение: вся темная материя находится в таких черных дырах. Сколько их?

ВИДИМО-НЕВИДИМО

И вот тут ученые получили действительно интересный результат. Таких черных дыр должно быть очень много. Несколько — две или три — таких дыры постоянно присутствуют в нашей Солнечной системе. А раз в десять лет минимум одна такая пролетает через систему внутренних планет (Меркурий – Венера – Земля – Марс).

— Изначально мы думали о том, что может произойти, если черная дыра пробьет земную кору, или пройдет через нашу атмосферу, или оставит кратер на Луне, — говорит соавтор исследования Сара Геллер, — Мы даже спрашивали себя, что произойдет, если одна из этих крошечных черных дыр попадет в человека. Однако каждая из этих идей столкнулась с одной и той же проблемой. Человек, Луна или даже Земля — очень маленькая цель в необъятном космосе, и вероятность того, что черная дыра когда-либо поразит их напрямую, ничтожно мала.

Итак, мы не знаем, что будет, если такая черная дыра угодит в нас. Ученые просто не стали это изучать, раз мала вероятность. А это было бы интересно (и ответ есть – см. Кстати)!

Вместо этого они заявили, что черные дыры могут заметно отклонять орбиты планет. Так, расстояние до Марса известно с точностью до 10 см, говорят они (видимо, имея в виду данные, получаемые с роверов в ходе сеансов радиосвязи). Нет ли там каких-то колебаний, возмущений?

Авторы исследования этого не знают, они не астрономы. Говорят, надо обратиться к астрономам, спросить у них. Что ж, мы и обратились.

ЗАПУТАННЫЕ ОРБИТЫ

Гравитационное воздействие одного на другое – излюбленная астрономами тема. С этого когда-то начиналась современная наука. После того, как случайно открыли Уран, в его движении заметили странности. Астроном Леверье предположил, что Уран что-то отклоняет. Провел расчеты, и точно в указанном месте нашелся Нептун.

Правда, странности в орбитах теперь уже обоих планет остались, и были новые расчеты, наконец, после долгих наблюдений обнаружили Плутон. Немного не там, и не такой массивный, так что теперь ясно: на него случайно наткнулись. Не он отклонял. А аномалии в движениях планет никуда не делись. Ищут планету Х, где-то за Нептуном, большую, да никак не найдут. Так может, это черные дыры и отклоняют?

Если гипотетическая черная дыра массой с астероид, этого недостаточно, чтобы отклонить планету, говорит кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной астрономии РАН Николай Железнов. Такая дыра, пусть она в самом деле существует, повлияет только на астероиды. А с ними все непросто.

— На сегодня открыто около миллиона астероидов, — говорит ученый, — Специально за каждым никто не следит. Поэтому делать выводы о том, есть какие-то отклонения, или нет, попросту не на чем.

Самое неприятное (для тех, кто ищет черные дыры): даже если мы видим, что астероид отклоняется, меняет орбиту, не факт, что это дыра виновата. Самое очевидное, напоминает астроном, это столкновение астероидов друг с другом.

— У всех на слуху, как в ходе эксперимента небольшая болванка существенно изменила орбиту астероида Диморф. Такие столкновения, естественного происхождения, реальны. И считать, что всякое такое смещение вызвано именно черной дырой – несколько странно, — говорит Николай Железнов.

Были ли случаи, когда на глазах астрономов орбиты астероидов заметно искажались? Да всякое случается. Бывало, что астероиды теряли, а через несколько десятилетий находили, напоминает Железнов. Часто такие вещи приписывают негравитационным силам, например, знаменитому эффекту Ярковского (если упрощать, это давление тепла на астероид). Но приписывать можно сколько угодно, а знаний-то о каждом конкретном астероиде мало.

— Мы по сути видим в телескоп движущуюся точку, звездочку, — говорит Железнов.

Единственное (из физических характеристик), что мы можем измерить – это блеск. Блеск зависит от диаметра и от отражающей способности, а мы не знаем ни того, ни другого. Возможно, позже, изучая спектр, мы сможем сделать предположение об отражающей способности, и вывести диаметр, но точности там не будет. А рассуждения о негравитационных воздействиях вилами по воде писаны, пока размер неизвестен.

Словом, физики из МТИ в поисках темной материи обратились к Солнечной системе, думая, что она-то изучена, а она сама как темная материя, и с ней еще разбираться и разбираться. Вряд ли астрономы бросятся проверять гипотезу американских коллег, предполагает Железнов: теорий о том, что представляют собой мини-черные дыры, много, и они тоже «все объясняют». В итоге практики смотрят на этот «зоопарк теорий», и говорят: да погодите вы, жизнь покажет, кто прав. Когда определитесь, мы и проверим.

А МОЖЕТ, ДЕЛО В СОЛНЦЕ?

Авторы исследования и не настаивают, что мини-черные дыры в самом деле есть и именно в таком количестве. Они обращают внимание: мы всего лишь сделали предположение. Что, если темная материя (если она существует) в самом деле сконцентрирована в мини-черных дырах (причем именно в таких). Тогда да, их именно столько, и орбиты планет в самом деле искажаются. Но, если астрономы скажут, «мы не видим эффекта», значит, темная материя не вся в мини-черных дырах, а возможно, ее и вовсе нет, оговариваются авторы исследования.

Блогеры уже заметили одну вещь, которая ускользнула от физиков (да они бы ее и не одобрили). Солнечная активность! Она меняется как раз с размахом примерно в 10 лет (11,5 лет, если быть точным), а причин-то никто не знает. Что, если раз в десятилетие Солнце сталкивается с мини-черной дырой?

Гипотеза (скорее, домысел) красивая, но сомнительно. Ведь активность Солнца колеблется довольно правильным образом, хотя и не идеально точно. Это скорее говорит о внутреннем механизме, а не о внешнем. Сложно предположить, что черные дыры будут сыпаться на светило с таким завидным постоянством.

КСТАТИ

А все-таки, что будет, если в вас вонзится черная дыра?

Представим себе объект субатомного размера, гравитация от которого на расстоянии нескольких метров или километров превосходит гравитацию Земли. И вот эта малютка (совсем не малютка) летит прямо на нас. Удивительно, но сценарий уже изучен, и вот что получается. Если дыра летит с неба, аннигиляция наступит еще высоко в атмосфере, когда дыра столкнется с атомами воздуха. Наступит взрыв, эквивалентный мегатоннам ядерного заряда, с мощным выделением гамма-лучей и прочей ионизирующей пакости. Понятно: космонавт, парящий в вакууме на орбите, встретит дыру с открытым забралом и окажется в эпицентре. Вспышку такого масштаба сложно не заметить. Выходит, что мини-черные дыры никогда не атаковали Землю, ведь мы ничего такого не видели. Если, конечно, не брать в расчет Тунгусский метеорит. Ведь правда – картина похожа? Но фактов, что он был именно черной дырой, конечно же, нет. Потому что астероид взорвался бы точно так же.