Представьте: вечерняя прогулка, ничто не предвещает беды. И вдруг — невидимая «пуля» из космоса прошивает ваше тело насквозь. Никакого предупреждения, никакой боли, только странное ощущение, будто что-то прошло сквозь вас. Примерно такую картину рисует физик Роберт Шеррер из Университета Вандербильта, когда рассуждает о первичных чёрных дырах — гипотетических объектах, которые могли возникнуть сразу после Большого взрыва. Его расчёты показывают: если такая микроскопическая дыра пролетит через человека, последствия могут быть серьёзнее, чем кажется.

Космическая пуля размером с атом

Обычные чёрные дыры — те, что остаются после гибели массивных звёзд, — пугают, но находятся невообразимо далеко. Ближайшая известная дыра расположена в 1500 световых годах от нас, а это 15 биллиардов километров. Даже Parker Solar Probe, самый быстрый космический аппарат человечества, летел бы до неё несколько миллионов лет. Так что столкновение с такой дырой во время вечерней прогулки — сюжет для фантастики, а не для реальной жизни.

Но первичные чёрные дыры — совсем другая история. Если они существуют, то могут быть крошечными и лёгкими. Правда, не любыми: те, что легче 100 миллиардов тонн, давно испарились бы из-за излучения Хокинга. А тяжелее 10 биллиардов тонн их, судя по всему, нет — иначе астрономы заметили бы, как они искажают свет далёких объектов своей гравитацией. Остаётся «окно» масс, в котором первичные дыры могли бы дожить до наших дней. И вот такая дыра — например, массой 10 биллиардов тонн — имеет размер всего около одной стотысячной доли миллиметра. Примерно как атомное ядро.

Ударная волна в теле

Шеррер задался вопросом: что произойдёт, если такая дыра пройдёт сквозь человеческое тело? Оказалось, ущерб возможен по двум причинам. Во-первых, пролетающая дыра создаст ударную волну. Физик сравнивает её с тем, что происходит, когда пуля прошивает тело, — этот процесс хорошо изучен баллистикой. Во-вторых, гравитация дыры будет растягивать клетки: ближняя к дыре часть испытает более сильное притяжение, чем дальняя. Это та самая «спагеттификация», о которой говорят при падении в чёрную дыру, только в микроскопическом масштабе. Особенно уязвим мозг — его ткани чувствительны к таким деформациям.

Расчёты показывают: самые лёгкие из возможных первичных дыр безвредны. Но чуть более тяжёлые — уже нет. Дыра массой от нескольких миллиардов тонн может нанести урон, сопоставимый с пулей калибра 0.22 (5,6 мм). А если масса превышает 7 триллионов тонн, то к «пулевому» эффекту добавится ощутимый удар по мозгу. Впрочем, по словам Шеррера, именно ударная волна — главная опасность, а не спагеттификация.

Редкость, которая сводит на нет страх

Но прежде чем паниковать, стоит посмотреть на цифры. Шеррер подсчитал, как часто первичная чёрная дыра могла бы попадать в человека. Даже если предположить, что Вселенная буквально кишит этими объектами — в максимально допустимом теорией количестве, — столкновение с одним человеком происходило бы в среднем раз в триллиард лет. Триллиард — это единица с 21 нулём. Для сравнения: возраст Вселенной — около 13,8 миллиарда лет. Так что вероятность попасть под такую «космическую пулю» настолько мала, что ею можно пренебречь.

Именно поэтому геофизик и математик Джерун Тромп из Принстонского университета отнёсся к работе Шеррера скептически. «Не могу сказать, что я в восторге от этой статьи», — признался он. Смысл расчётов, по его мнению, упирается в практическую бесполезность: событие настолько редкое, что никакой наблюдательной ценности не имеет.

Излучение Хокинга: ещё один фактор

В своей статье Шеррер упомянул и третий возможный источник вреда — излучение Хокинга. Даже те первичные дыры, что дожили до наших дней, испускают это излучение, и оно теоретически может повреждать ткани. Но физик не стал детально рассчитывать этот эффект. В переписке с журналистом он заметил, что, возможно, займётся этим позже, но пока у него «много других дел». Он лишь отметил, что излучение Хокинга наиболее значимо для самых лёгких дыр — а те как раз наименее опасны и как «пули», и как «спагеттификаторы».

Так что даже с учётом излучения бояться нечего. Если только вы не планируете прожить триллиард лет.

Зачем вообще эти расчёты?

Работа Шеррера — не попытка напугать человечество. Скорее наоборот: это способ оценить, насколько часто первичные чёрные дыры могут встречаться во Вселенной. Логика такая: если бы они были распространены, мы бы замечали их по странным смертям — люди необъяснимо падали бы замертво, словно сражённые невидимой пулей. Но таких случаев нет. Значит, либо первичных дыр очень мало, либо их нет вовсе. Правда, как показал сам Шеррер, этот аргумент не работает: даже при максимальной плотности таких объектов столкновения с человеком были бы невероятно редки. Так что отсутствие «космических пулевых ранений» ничего не говорит о существовании первичных чёрных дыр.

Кстати, тема чёрных дыр не впервые всплывает в нашем журнале. Недавно мы разбирали, как сверхмассивная чёрная дыра в далёкой галактике запульсировала точно так же, как её «младшие» собратья звёздной массы, — это навело астрономов на мысль о единых механизмах. А ещё мы рассказывали о гипотезе, что за горизонтом событий время становится мнимой величиной, и падение в чёрную дыру никогда не завершается. Теперь вот — первичные дыры, прошивающие человеческое тело. Похоже, чёрные дыры умеют удивлять на всех масштабах.

Что в итоге?

Если коротко: бояться нечего. Первичная чёрная дыра, пролетевшая сквозь вас, — событие настолько редкое, что за всю историю человечества оно, скорее всего, не случилось ни разу. Но сама мысль о том, что невидимый объект размером с атомное ядро может нанести урон, сравнимый с пулевым ранением, заставляет иначе взглянуть на космос. Ведь если такие дыры существуют, они прямо сейчас проносятся сквозь Землю, сквозь наши тела — и мы об этом даже не подозреваем. Вопрос лишь в том, повезёт ли нам когда-нибудь это заметить.