Черная дыра. Миф и реальность

Миллионы черных дыр живут в нашей галактике. Их масса равна нескольким солнечным, а одна из них просто гигантская. На сотню световых лет от Солнца нет ни одной черной дыры, однако их существование пугает нас. Какую опасность несет этот титан тому, что рядом?

Черная дыра представляет реальную опасность только недалеко от ее горизонта событий, радиус которого для дыр звездных масштабов не превышает десятков километров. Вдали от горизонта дыра проявляет себя как обыкновенное физическое тело, притягивающее другие тела в соответствии с законом Ньютона. Даже совсем рядом с Солнечной системой притяжение черной дыры может лишь возмутить орбиты планет и астероидов. Ничего хорошего в этом нет, но встреча с обычной звездой аналогичной массы много опасней из-за ее всесжигающего излучения.

Бояться того, что какая-либо мини-дыра поглотит нашу планету, не стоит. Даже если Большой адронный коллайдер ежесекундно станет производить по мини-дыре массой от тысячи до десятка тысяч масс протона (подобный исход не противоречит некоторым моделям столкновения ультрарелятивистких протонов, основанным на теории суперструн), и по отдельности, и вместе они не представят ни малейшей опасности ни для ускорителя, ни для человечества. Каждая из таких дыр обречена практически мгновенно испариться из-за излучения Хокинга и посему проживет не долее 10−26−10−27 с. За такое короткое время она не нанесет никакого вреда — просто не успеет. Скептики могут сказать, что Стивен Хокинг и другие физики ошибаются и черные дыры испарятся много медленнее (или не испарятся вообще). Но дело в том, что теория, допускающая возникновение черной дыры при столкновении протонов, однозначно настаивает и на ее сверхбыстром испарении. Если не верить этому, то придется отменять теорию — а тогда откуда возьмутся черные дыры?

Допустим, что мини-дыра массой в несколько тысяч протонных масс родилась, но испаряться не стала. Посмотрим, что произойдет. Радиус дыры (вернее, радиус ее горизонта событий) составит примерно 10−16см — 0,001 радиуса протона (точности ради заметим, что эту величину определяют по другой формуле, нежели радиус космической черной дыры, иначе она окажется на 33 порядка меньше). Площадь круга такого диаметра окажется равной 10−32 см2. Теперь вспомним, что средняя площадь земного вещества равна 5,4 г/см3. Нетрудно вычислить, что на каждых 300 км пройденного пути новорожденная дыра в среднем столкнется всего с одним протоном или же нейтроном. Из-за мизерных размеров дыры такая встреча для нуклона почти наверняка пройдет без последствий. Но даже если дыра съест каждую из попавшихся ей под руку частиц, она сможет совершить свое злое дело не более 40 раз, прежде чем пронзит Землю и уйдет в космос (длина земного диаметра 12 000 км — 40х300 км). Даже максимальная чернодырная производительность коллайдера сможет ежесекундно лишать нашу планету всего 40 нуклонов — уж как-нибудь Земля переживет такую потерю.

А если дыра останется на Земле? Такое, в принципе, возможно, если ее скорость на вылете окажется меньше первой космической. Согласно расчетам, это может происходить не более одного раза в сутки. Будем считать, что новорожденная дыра отправилась по радиусу непосредственно к центру Земли, а оттуда — прямым путем к антиподам. Если ей не удастся улететь в космос, она вернется по той же траектории и будет осциллировать на ней, как маятник. На каждом пробеге, который будет длиться 42 минуты, дыра уничтожит максимум по 40 нуклонов, что за год составит аж миллион. За три года эксперимента внутри Земли скопится тысяча черных дыр, которые ежегодно будут съедать миллиард нуклонов. Это ничтожно мало по сравнению с числом нуклонов в веществе Земли, которое выражается устрашающим числом 3х1051. За те 6 млрд лет, что остались Солнцу до его кончины, наша планета потеряет столь малую часть вещества, что об этом не стоит и говорить. Даже если черные дыры будут изготовляться поточным методом и все без исключения останутся в земных недрах, ни масса, ни строение нашей планеты практически не изменятся и за сотню миллиардов лет (а Земле столько не прожить).

Вопреки расхожему мнению, физики не только не склонны впадать в панику, но даже чрезвычайно обрадуются, если БАК или какой-либо другой ускоритель начнет производить черные дыры — ведь это экспериментально подтвердит какие-то версии теории суперструн. Доверяющие этой теории верят в такой исход, но, в то же время, абсолютно его не боятся. Вот и нам не стоит волноваться без причины.