一个比头发还细的黑洞怎么可能杀死一个人？
当事件视界中一个质量等于月球千分之一、直径小于1微米的原始黑洞穿过你的身体时，后果不是一个小伤口那么简单：这个微型黑洞的巨大引力可以让你瞬间死亡。
图片来源：Pixabay
撰文 亚伯拉罕洛布（Abraham Loeb）
翻译 洪艺瑞
审校 吴非
有科学家认为，在宇宙诞生之初，宇宙视界尺度上的辐射密度显著增加，一些密度极高的区域可能会发生引力坍缩，最终坍缩形成黑洞。
而我们实际观测到的宇宙微波背景辐射强度变化，一般只是形成黑洞所需变化的十万倍。目前，这种辐射强度的变化只能在大的空间尺度上观察到。但在很小的尺度下，由于存在能量更高的新物理，可以发生更大的强度变化。虽然现有的宇宙学数据只表明这种现象在理论上是可能的，但是暗物质的存在给了我们额外的理由来认真考虑这个假设。
宇宙中的物质主要是暗物质。虽然科学家们多年来一直试图在宇宙或实验室中捕捉暗物质粒子的踪迹，但在这一领域仍然没有进展。而原初黑洞(pbhs)或许就是一种暗物质候选粒子.天体物理学研究表明，质量过高或过低的原始黑洞不可能是暗物质，但如果它的质量在月球质量的十亿分之一到一千分之一之间，或者等于直径为1-100公里的小行星的质量，它就可能是暗物质。
6600万年前，正是这样一颗小行星撞击了地球，使得恐龙(非鸟类)和地球上近3/4的其他物种灭绝。这是一个发人深省的灭绝事件，它提醒我们，即使是遥远的天空也可能是灾难的源头。为了防止此类事件再次发生，我们可以搜索从小行星表面反射的阳光，以检测可能到达地球的小行星。2005年，美国国会要求NASA寻找90%直径超过140米的天体，这些天体可能对地球构成威胁。当时导致恐龙灭绝的希克苏鲁伯小行星直径约10公里。
在这一目标的指引下，“潘星”天文望远镜和薇拉鲁宾天文台相继建成。这些望远镜利用太阳来帮助我们探索看不见的黑暗区域，它们可以完成美国国会要求的三分之二的目标。如果我们能提前探测到向地球飞来的小行星，我们就有机会偏转它们。但是不像这些小行星，原来的黑洞不反射太阳光，所以我们无法用这种方式探测到它们。它们确实发出微弱的霍金辐射，但是对于一个质量超过月球百万分之一的天体，它们的亮度甚至比0.1瓦的迷你灯泡还要弱。这种隐形是我们担心的原因之一。
薇拉鲁宾天文台(资料来源：鲁宾天文台。/NSF/AURA)
但也许值得思考的是：如果最初的黑洞在这些由暗物质构成的原初黑洞，是否会对人类构成威胁？,与人体接触，它将代表早期宇宙和最近宇宙的一次伟大相遇：在大爆炸后1飞秒(10-15秒)内产生的不可见物质与138亿年后产生的智慧生命相遇。即便如此，你也不希望这种“相遇”发生在自己身上。
我来解释一下为什么。我将主要解释在允许范围内质量较大的原始黑洞，也就是那些质量是月球千分之一的黑洞。质量较小的原始黑洞虽然比较常见，但影响力较弱。质量是月球千分之一的原始黑洞，其视界只有原子直径的1000倍左右。
可能有人会认为这么小的物体穿过身体造成的伤害微乎其微。对于宇宙射线等高能粒子来说是这样，但对于原始黑洞来说就完全不同了。在原始黑洞的强大引力下，我们的身体会在它穿过时瞬间坍塌成几厘米.参考银河系中暗物质晕的速度，一个典型的原始黑洞以大约每秒100公里的速度运动，它的强大引力将在10微秒内继续拉动我们的身体。这个原始黑洞造成的疼痛，就像一个超级吸力的微型吸尘器，迅速穿过我们的身体，导致我们的肌肉、骨骼、血管和内脏迅速收缩。这种扭曲程度是人类
完全无法承受的，并且会立即引发死亡。那么，我们遭遇这种惨烈事故的概率有多大呢？一个粗略的计算或许可以让你松一口气。如果上述质量的原初黑洞由暗物质构成，那么在我们的一生中，与原初黑洞相遇的概率大约为1/1026。也就是说，在地球上现居的80亿人中，其中一个人与黑洞相撞的概率大约为1/1016。如果10亿年后人口仍然保持在现在的水平，那么从现在到那时之间，有人与黑洞相撞的概率约为1/109。而在此之后，太阳将蒸干地球上所有的海洋，地球也将变得不再宜居。
即使我们把其他星系中的行星也考虑在内，那么在整个可观测的宇宙范围内，最多约有1万亿“人”会因与原初黑洞相撞而死亡。因此，我们大可放心地假设，我们中没有人会遭受这种灭顶之灾。在多重宇宙中，考虑的范围更广，并且如果存在更加危险的其他形式的暗物质，那死亡人数或许会更多。
但是，那些处于太阳系边缘，罕见且不可见的天体也可能是原初黑洞，比如假想中的第九行星。在最近的一篇文章中，我和我的学生阿米尔·西拉杰（Amir Siraj）提出，通过薇拉·鲁宾天文台观测原初黑洞与奥尔特云中的岩石撞击时产生的耀斑，我们可以探测到整个太阳系中的原初黑洞。
显然，人类遭遇其他灾难（例如小行星撞击）的风险要比与原初黑洞相撞的概率高得多。在这一点上，恐龙应该深有体会。上述数据表明，我们无需为了原初黑洞在夜里辗转难眠，也不必特地升级我们的医疗保险。身处新冠疫情和气候变化两大危机之中，这算得上是自然母亲传递给我们的好消息，我们应该对此感到高兴。
关于作者：
亚伯拉罕·洛布是哈佛大学天文学系前主任，哈佛和史密森天体物理中心理论与计算研究所所长。
https://www.scientificamerican.com/article/death-by-primordial-black-hole/
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本文转载自公众号“环球科学”
（ID:huanqiukexue）
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