|
Может ли темная материя хранить смертельный секрет
|
|
|
|
Ранняя Вселенная могла породить первичные черные дыры. Если бы редкие области имели повышенную плотность массы, так что их самогравитация обращала вспять космическое расширение в масштабе космического горизонта, то они бы превратились в черные дыры.
|
|
|
|
В таком случае горизонт черной дыры был бы похож по размеру на космический горизонт, расстояние, пройденное светом с момента Большого взрыва. Время прохождения лучом света радиуса горизонта для невращающейся черной дыры с массой Солнца составляет десять микросекунд.
|
|
|
|
Это означает, что первичные черные дыры массой с Солнце могли образоваться, когда Вселенной было всего десять микросекунд от роду. Космическое время образования черных дыр меньшего размера пропорционально их массе, поскольку радиус горизонта линейно зависит от массы черной дыры.
|
|
|
|
Вполне возможно, что темная материя, составляющая 85% космического вещества, - это просто совокупность первичных черных дыр. Черные дыры, из которых образуется темная материя, могут иметь массу астероидов в пределах от 10^{16}-10^{22} граммов. Черные дыры с меньшей массой перепроизводили бы космический фон рентгеновского и гамма-излучения за счет своего излучения Хокинга - эффекта, предсказанного Стивеном Хокингом в 1974 году. Черные дыры с большей массой увеличили бы яркость фоновых звезд за пределы, установленные при съемке с помощью микролинзирования.
|
|
|
|
|
|
|
С другой стороны, темная материя может состоять из слабо взаимодействующих элементарных частиц. Если масса частиц сравнима с массой протона, то каждую секунду через наше тело проходит около ста миллиардов таких частиц. Прохождение безвредно, поскольку частицы стерильны. На самом деле, каждую секунду через наше тело проходит квадриллион солнечных нейтрино, каждое из которых несет столько же энергии, сколько масса покоя электрона. Они безвредны, потому что попадают в нашу плоть и кровь только в результате слабого взаимодействия.
|
|
|
|
Однако прохождение одной первичной черной дыры через человеческое тело - это совсем другая история.
|
|
|
|
В новой статье мой блестящий коллега Боб Шеррер показал, что черная дыра массой с астероид может генерировать опасную сверхзвуковую ударную волну на своем пути через человеческое тело, разрушая биологические ткани. Ударная волна была бы подобна той, которая возникает при прохождении пули через человеческое тело, - это хорошо изученный феномен. Боб подсчитал, что повреждение было бы смертельным для первичных черных дыр массой более 10^{17} граммов. Кроме того, гравитационный поток из черной дыры будет иметь тенденцию разрывать клетки организма на части. Приливное разрушение становится значительным при массах более 10^{19} граммов.
|
|
|
|
Я указал Бобу на то, что первичные черные дыры массой менее 10^{17} граммов были бы смертельны из-за их излучения Хокинга. Черные дыры массой 10^{17} граммов излучают гамма-лучи мощностью около 36 киловатт с обычной энергией фотона, сравнимой с массой покоя электрона. Такое излучение может быть смертельным. Светимость по шкале Хокинга обратно пропорциональна квадрату массы черной дыры, а температура по шкале Хокинга обратно пропорциональна массе. Это означает, что прохождение черных дыр с меньшей массой разрушает организм человека.
|
|
|
|
Приближаясь к нам, черные дыры с меньшей массой уже не были бы черными. Они выглядели бы как яркие огненные шары, в миллионы раз более горячие и в десять раз более быстрые, чем огненные шары, образующиеся при падении метеоров в атмосфере Земли. Излучение метеоритных шаровых молний возникает в результате трения тела о окружающий воздух. Излучение первичных черных дыр происходит в результате квантово-механического процесса. Как показал Хокинг, черная дыра не может удерживать частицы с длиной волны, превышающей ее горизонт. В результате эти частицы просачиваются из вакуума, и черная дыра испаряется в результате взрывного процесса, который ускоряется по мере уменьшения ее массы.
|
|
|
|
Смерть от первичной черной дыры массой более 10^{17} граммов будет ощущаться как встреча с темным призраком, разрывающим ваше тело на части невидимыми силами. Смерть от черной дыры массой менее 10^{17} граммов будет похожа на попадание в нее яркого огненного шара, который сжигает ваше тело изнутри. В любом случае, столкновение с первозданными черными дырами вредно для вашего здоровья.
|
|
|
|
Но не стоит забывать об этой опасности для здоровья, даже если темная материя состоит из черных дыр массой с астероид. Хорошая новость заключается в том, что вероятность столкновения с первичной черной дырой ничтожно мала.
|
|
|
|
Даже если мы оптимистично представим, что все 100 миллиардов солнцеподобных звезд в галактике Млечный Путь населяют восемь миллиардов человекоподобных существ, только одно человекоподобное существо каждые два десятилетия будет уничтожаться первичной черной дырой весом 10^ {17} граммов по всей галактике. Медицинские страховые компании могут игнорировать этот риск, даже если они откроют филиалы на всех пригодных для жизни экзопланетах и будут обслуживать всю галактику Млечный Путь.
|
|
|
|
Источник
|
