Cosa succede se un minuscolo buco nero attraversa il tuo corpo? Uno studio risponde a questa domanda
Se i buchi neri primordiali esistono, le loro forze di marea potrebbero distruggere le tue cellule.
Un nuovo articolo preprint ha esplorato cosa accadrebbe se un minuscolo buco nero attraversasse il corpo umano. Piuttosto che un deludente “non molto”, il fisico dietro l’articolo ha cercato di determinare la dimensione minima di un tale buco nero che causerebbe “lesioni significative o morte” alla persona sfortunata che vi si scontrasse.
Nell’attuale era dell’universo, i buchi neri si formano quando stelle gigantesche esauriscono il loro combustibile e collassano sotto la propria gravità. Questo pone un limite a quanto piccolo può essere un buco nero stellare nell’universo attuale; devono formarsi da grandi quantità di massa condensata in una piccola regione, e si verificano solo in stelle con una massa circa 20 volte quella del Sole.
I buchi neri primordiali, d’altra parte, sono ipotetici buchi neri che si pensa si siano formati nei primi secondi dell’universo, quando tutto il materiale che avrebbe poi creato stelle e galassie era più densamente concentrato. “In quel momento, sacche di materiale caldo potrebbero essere state abbastanza dense da formare buchi neri, potenzialmente con masse che vanno da 100.000 volte meno di una graffetta a 100.000 volte più del Sole,” spiega la NASA. “Poi, man mano che l’universo si espandeva rapidamente e si raffreddava, le condizioni per formare buchi neri in questo modo finirono.”
Se si fossero formati, è possibile che potrebbero ancora essere là fuori. Ci sono state persino ipotesi che buchi neri primordiali più piccoli di un atomo potrebbero attraversare la Terra ogni giorno senza causare danni al pianeta, o forse uno più grande ogni mille anni circa. Ma fino ad oggi, non ne abbiamo mai rilevato uno.
Il nuovo articolo, che non è ancora stato sottoposto a revisione paritaria, ha preso ispirazione da un precedente articolo sulla Materia Oscura Macroscopica, o MACROS, candidati alla materia oscura che potrebbero variare in dimensioni da piccoli granelli a oggetti delle dimensioni di un asteroide. “In quell’articolo, è stato dimostrato che l’impatto della materia oscura MACRO sul corpo umano sarebbe sufficientemente distruttivo da permettere di porre limiti utili alla massa e alla sezione trasversale della MACRO,” ha spiegato Robert J. Scherrer, Professore di Fisica alla Vanderbilt University, nel nuovo articolo.
Facendo lo stesso per i buchi neri primordiali, Scherrer ha ragionato, si potrebbero porre simili vincoli sui buchi neri primordiali, un altro contendente per ciò che la materia oscura effettivamente è. L’articolo esamina due diversi effetti che potrebbero ragionevolmente danneggiare i corpi umani. “Primo, il PBH genererebbe un’onda d’urto supersonica lungo il suo percorso, distruggendo i tessuti lungo la strada. Secondo, le forze gravitazionali di marea tenderebbero a strappare le cellule nel corpo.”
Scherrer ha calcolato la quantità minima di energia necessaria per produrre danni simili a un proiettile che attraversa un corpo umano, stimando che la massa dovrebbe essere di circa 1,4 × 10¹⁷ grammi, una massa simile a un asteroide. Esaminando i danni prodotti dalle forze di marea, la questione diventa un po’ più interessante. Prima di tutto, cosa intendiamo per forze di marea? “Una forza di marea è una differenza nella forza di gravità tra due punti. Il campo gravitazionale della luna produce una forza di marea attraverso il diametro della Terra, che causa la deformazione della Terra. Solleva anche maree di diversi metri nella Terra solida e maree più grandi negli oceani liquidi,” spiega la NASA. “Se la forza di marea è più forte della coesione di un corpo, il corpo verrà distrutto.”
Le forze di marea prodotte da un minuscolo buco nero avrebbero un effetto interessante sui corpi umani. “Mentre il PBH attraversa il corpo umano, eserciterà forti forze di marea nelle sue vicinanze. Queste produrranno una forza di trazione sulle cellule umane vicine, e una forza sufficientemente forte strapperebbe le cellule,” ha scritto Scherrer. “Le cellule più sensibili a questa dissociazione sono probabilmente quelle nel cervello umano.”
Tuttavia, calcolare la dimensione del buco nero necessaria per strappare le cellule nel cervello umano ha portato a un buco nero più grande rispetto a prima, di circa 7×10¹⁸ – 7×10¹⁹ grammi. L’onda d’urto prodotta avrebbe un effetto più dannoso delle forze di marea.
Sebbene sia interessante da sapere, questo potrebbe aiutarci a vincolare la massa dei buchi neri primordiali come candidato alla materia oscura. “Curiosamente, la massa minima del PBH che può causare lesioni significative agli esseri umani si trova vicino al limite inferiore della materia oscura PBH [buco nero primordiale],” ha scritto Scherrer, “sollevando la possibilità che l’assenza di tali eventi potrebbe fornire un ulteriore vincolo sull’abbondanza di PBH, come nel caso della materia oscura MACRO.”
Ma assumendo che tutta la materia oscura sia costituita da buchi neri primordiali, e che siano almeno abbastanza grandi da causare lesioni, ha scoperto che il numero di lesioni per anno ammonterebbe a circa 10⁻¹⁸ per anno, un numero veramente piccolo. “Forse il risultato più interessante è quanto debole risulti essere il limite,” conclude Scherrer. “Un buco nero con MP BH ∼ 10¹⁶ grammi corrisponde alla massa di un piccolo asteroide, ma un tale buco nero potrebbe attraversare il corpo umano e causare solo effetti gravitazionali trascurabili.”
Lo studio è pubblicato sul server preprint arXiv.