Где-то в комнате появляется чёрная дыра размером с атом. Какая у неё масса? Проглотит ли она планету? Давайте подумаем.. Когда мы слышим «чёрная дыра», мы представляем что-то огромное, тёмное, поглощающее звёзды. Но что, если чёрная дыра размером с атом внезапно возникнет у вас на столе?Хороший вопрос: она же маленькая, наверное, безобидная?
А вот и нет. Её масса составит примерно 1 × 10¹⁷ килограммов. Это как если бы весь Гималайский хребет или шар воды диаметром 60 километров сжали до размеров атома. И она появилась прямо здесь.
Что такое чёрная дыра размером с атом?
У любой чёрной дыры есть радиус Шварцшильда — граница, за которой ничто не может вырваться. Для массы нашей черной дыры этот радиус равен примерно — как раз размер атома. Так что формально это чёрная дыра атомного размера.
Но её гравитационное влияние на расстоянии больше нескольких метров уже не такое страшное. На расстоянии 1 метр ускорение свободного падения к ней составит около ≈700000 раз больше земного. Но на расстоянии 100 метров — уже всего 70g. А на километр — уже много меньше земного. Так что она будет всасывать только то, что окажется совсем близко. То же мне, всепланетный пылесос. Нет, это локальный монстр.
Упадёт ли она в центр Земли?
Если такая дыра появится у поверхности, она начнёт падать к центру Земли под действием силы тяжести. Но она не просто упадёт — она будет пролетать сквозь планету, как маятник, осциллируя вокруг центра. Трение о вещество Земли будет её тормозить, и в конце концов она остановится в центре.
Но пока она движется, она будет поглощать вещество, с которым сталкивается. Однако из-за ничтожно малого радиуса она почти не сталкивается с атомами — она просто пролетает сквозь них, как нейтрино сквозь всю Землю.
Так что она будет поглощать вещество очень медленно. Оценки показывают: чтобы удвоить свою массу, ей потребуется миллиарды лет. Да, она будет расти, но медленно.
Да ладно? Серьёзно? Она может просто лежать в центре Земли и потихоньку есть нашу планету изнутри, но мы даже не заметим.
А что насчёт излучения Хокинга?
У любой чёрной дыры есть температура, и она испускает излучение Хокинга. Для массивных дыр это излучение крайне слабое. Для нашей дыры температура составит доли Кельвинов, что довольно мало, и мощность излучения будет всего около 0,03 ватта. Это меньше, чем светит лампочка в холодильнике. Так что она не испарится, и её излучение не нагреет Землю.
Значит, она не исчезнет, а будет медленно расти внутри Земли. Но из-за ничтожного сечения она может существовать внутри планеты миллиарды лет, не причиняя серьёзного вреда.
Аналогия: как слон в посудной лавке, только слон размером с атом.
Представьте, что вы поместили в комнату предмет, который весит как Гималаи, но размером с песчинку. Он провалится сквозь пол и устремится к центру Земли. По дороге он будет сталкиваться с молекулами, но его сечение так мало, что он может пролететь сквозь всю Землю, практически ничего не поглотив.
Как нейтрино, которые проходят через нас миллиардами в секунду и мы этого не чувствуем. Так и эта дыра — она будет проходить сквозь вещество, как призрак.
Но если она застрянет в ядре, где плотность высокая, она начнёт медленно расти. Однако скорость роста так мала, что Земля успеет остыть и превратиться в холодную глыбу, прежде чем дыра что-то сделает
P.S. Если вы всё ещё переживаете, вспомните: микро-чёрные дыры должны были появляться в Большом адронном коллайдере, и учёные уверены, что они либо мгновенно испаряются, либо не опасны. Так что спите спокойно. И не думайте о Гималаях размером с атом.