چه اتفاقی می‌افتد اگر یک «سیاه‌چاله» کوچک از بدن شما عبور کند؟
سیاه‌چاله‌های نخستین، سیاه‌چاله‌های فرضی هستند که گفته می‌شود در چند ثانیه ابتدایی جهان شکل گرفته‌اند، زمانی که تمام مواد اولیه‌ای که بعدها ستارگان و کهکشان‌ها را ایجاد کردند، کنار هم فشرده‌تر بودند.
فرادید| یک مقاله پیش‌چاپ جدید به بررسی این موضوع پرداخته که چه اتفاقی می‌افتد اگر یک سیاه‌چاله کوچک از بدن انسان عبور کند. فیزیکدانی که این مقاله را نوشته سعی کرده حداقل اندازه چنین سیاه‌چاله‌ای را تعیین کند که سبب آسیب یا مرگ انسان بدشانسی خواهد شد که سیاه‌چاله به او برخورد کند.
به گزارش فرادید، در دوران کنونی، سیاه‌چاله‌ها زمانی شکل می‌گیرند که ستارگان غول‌پیکر سوخت خود را تمام کرده و متأثر از گرانش خود فرو بریزند. این مسئله محدودیتی اعمال میکند مبنی بر اینکه یک سیاه‌چاله ستاره‌ای در جهان کنونی چقدر می‌تواند کوچک باشد؛ آن‌ها باید از مقادیر زیادی جرم که در یک ناحیه کوچک فشرده شده‌اند تشکیل شوند و تنها در ستارگانی رخ دهند که جرم‌شان حدود ۲۰ برابر خورشید است.
از سوی دیگر، سیاه‌چاله‌های نخستین، سیاه‌چاله‌های فرضی هستند که گفته می‌شود در چند ثانیه ابتدایی جهان شکل گرفته‌اند، زمانی که تمام مواد اولیه‌ای که بعدها ستارگان و کهکشان‌ها را ایجاد کردند، کنار هم فشرده‌تر بودند.
ناسا توضیح می‌دهد: «در آن لحظه، ممکن است انباشته‌هایی از مواد داغ به قدر کافی متراکم بوده‌اند تا سیاه‌چاله‌هایی با جرمی از ۱۰۰.۰۰۰ برابر کوچکتر از یک گیره کاغذ تا ۱۰۰.۰۰۰ برابر بیشتر از جرم خورشید شکل دهند. سپس، وقتی جهان به سرعت گسترش یافت و سرد شد، شرایط برای تشکیل سیاه‌چاله‌ها به این روش پایان یافت.»
اگر این سیاه‌چاله‌ها تشکیل شده‌اند، ممکن است هنوز هم وجود داشته باشند. حتی پیشنهاداتی مطرح شده مبنی بر اینکه سیاه‌چاله‌های نخستینی کوچکتر از یک اتم می‌توانند هر روز از زمین عبور کنند بدون اینکه آسیبی به سیاره وارد کنند یا شاید یک سیاه‌چاله بزرگتر هر هزار سال یا بیشتر. اما تا به امروز هیچ‌کدام از آن‌ها شناسایی نشده‌اند.
مقاله جدید که هنوز داوری تخصصی نشده، از یک مقاله قبلی درباره ماده تاریک ماکروسکوپی یا MACROS الهام گرفته است؛ کاندیداهای ماده تاریک که اندازه آن‌ها می‌تواند از ذرات ریز تا اجسامی به اندازه سیارک‌ها متغیر باشد.
رابرت جی. شرر، استاد فیزیک دانشگاه واندربیلت در این مقاله به دو اثر مختلف سیاه چاله نگاه میکند که می‌تواند آسیب‌هایی به بدن انسان وارد کند.
«نخست، سیاه‌چاله یک موج شوک فوق‌صوتی در مسیر خود ایجاد میکند که با تخریب بافت‌ها در مسیر خود همراه است. دوم، نیروهای گرانشی مداری تمایل دارند سلول‌های بدن را پاره کنند.»
شرر حداقل انرژی مورد نیاز برای تولید آسیبی مشابه عبور یک گلوله از بدن انسان را محاسبه کرد و تخمین زد که جرم مورد نیاز باید حدود ۱.۴ × ۱۰۱۷ گرم باشد که مشابه جرم یک سیارک است.
نگاه کردن به آسیبی که توسط نیروهای مداری ایجاد می‌شود، جالب‌تر هم می‌شود. ابتدا روشن کنیم منظور از نیروهای مداری چیست؟
ناسا توضیح می‌دهد: «نیروی مداری تفاوت در شدت گرانش بین دو نقطه است. میدان گرانشی ماه یک نیروی مداری در قطر زمین ایجاد میکند که سبب تغییر شکل زمین می‌شود. همچنین سبب ایجاد جزر و مدهایی به ارتفاع چند متر در زمین جامد و جزر و مدهای بزرگتر در اقیانوس‌های مایع می‌شود. اگر نیروی مداری قوی‌تر از انسجام یک بدن باشد، آن بدن دچار اختلال خواهد شد.»
نیروهای مداری تولیدشده توسط یک سیاه‌چاله کوچک، تأثیر جالبی بر بدن انسان خواهند داشت.
شرر می‌نویسد: «وقتی سیاه‌چاله از بدن انسان عبور کند، نیروهای مداری قدرتمندی در اطراف خود اعمال میکند. اینها نیرویی کششی بر سلول‌های انسانی اطراف خود وارد می‌کنند و یک نیروی بقدر کافی قوی می‌تواند این سلول‌ها را پاره کند. سلول‌هایی که احتمالاً در برابر این تجزیه حساس‌ترین هستند، احتمالاً سلول‌های مغز انسان خواهند بود.»
با این حال، محاسبه اندازه سیاه‌چاله‌ای که بتواند سلول‌های مغز انسان را پاره کند منجر به سیاه‌چاله‌ای بزرگتر از قبل شد، حدود ۷×۱۰۱۸ - ۷×۱۰۱۹ گرم. موج شوک تولیدشده اثر مخرب‌تری نسبت به نیروهای مداری خواهد داشت.
اگرچه دانستن این موضوع جالب است، اما می‌تواند به ما کمک کند جرم سیاه‌چاله‌های نخستین را به عنوان کاندیدای ماده تاریک محدود کنیم.
شرر می‌نویسد: «جالب اینجاست که کوچک‌ترین جرم سیاه‌چاله نخستین که بتواند منجر به آسیب‌های قابل توجه به انسان شود، نزدیک مرز پایینی ماده تاریک سیاه‌چاله‌های نخستین است و این احتمال را ایجاد میکند که‌عدم وقوع چنین رویدادهایی بتواند محدودیت اضافه‌ای بر تعداد سیاه‌چاله‌های نخستین، مشابه ماده تاریک MACRO قرار دهد.»
اما شرر با فرض اینکه تمام ماده تاریک، سیاه‌چاله‌های نخستین است و اینکه آن‌ها حداقل به قدر کافی بزرگ هستند که موجب آسیب شوند، دریافت که تعداد آسیب‌ها هر ساله حدود ۱۸−۱۰ خواهد بود که عددی بسیار کوچک است.
شرر نتیجه‌گیری میکند: «شاید نتیجه جالب‌تر این باشد که محدودیت‌ها چقدر ضعیف از آب درآمدند. یک سیاه‌چاله با جرم MP BH ∼ ۱.۰۱۶ گرم معادل جرم یک سیارک کوچک است، اما چنین سیاه‌چاله‌ای می‌تواند به راحتی از بدن انسان عبور کند و فقط اثرات گرانشی ناچیزی به جای بگذارد.»
مترجم: زهرا ذوالقدر
