Nếu hố đen siêu nhỏ xuyên qua cơ thể bạn, chuyện gì sẽ xảy ra ?

Các hố đen trong vũ trụ có lực hấp dẫn siêu mạnh, đủ để nuốt chửng các thiên thể như các ngôi sao, vì vậy khi một người bị hút vào, chắc chắn sẽ tử vong. Tuy nhiên, nếu trên Trái Đất xuất hiện một hố đen rất nhỏ và có khả năng xuyên qua cơ thể người, thì nó có thể gây tử vong không?

Lỗ đen siêu nhỏ là gì?

Lỗ đen siêu nhỏ, hay còn gọi là lỗ đen vi mô hoặc lỗ đen cơ học lượng tử, là những lỗ đen có kích thước siêu nhỏ, trong đó, các hiệu ứng cơ học lượng tử đóng một vai trò quan trọng. Khái niệm rằng các lỗ đen có thể nhỏ hơn khối lượng của sao được đưa ra vào năm 1971 bởi Stephen Hawking.

Có thể những lỗ đen như vậy được tạo ra trong môi trường mật độ cao của vũ trụ sơ khai. Chúng có thể được quan sát bởi các nhà vật lý thiên văn thông qua các hạt được dự kiến ​​sẽ phát ra bởi bức xạ Hawking.

Khối lượng tối thiểu của lỗ đen là bao nhiêu?

Stephen Hawking từng suy đoán rằng một lỗ đen không thể hình thành nếu khối lượng của nó nhỏ hơn khoảng 10⁻⁸ kg (xấp xỉ khối lượng Planck).

Để tạo ra một lỗ đen, cần tập trung một lượng khối lượng hoặc năng lượng đủ lớn vào một không gian nhỏ đến mức vận tốc thoát của vùng đó vượt quá vận tốc ánh sáng. (Vận tốc thoát là vận tốc tối thiểu một vật thể cần đạt được để thoát khỏi trường hấp dẫn của một thiên thể.)

Liệu một hố đen siêu nhỏ có thể giết người không?

Các lỗ đen lớn rõ ràng có thể gây tử vong cho con người, nhưng một lỗ đen chỉ có khối lượng bằng một nguyên tử hydro lại quá nhỏ để có thể phát hiện. Vấn đề thực sự nằm ở khối lượng tới hạn—tức khối lượng tối thiểu của một “vật liệu phân hạch” cần thiết để duy trì phản ứng dây chuyền hạt nhân ổn định. Vậy, một lỗ đen phải có kích thước tối thiểu bao nhiêu mới đủ sức gây nguy hiểm đến tính mạng con người?

Một nghiên cứu được công bố trong tháng này đã tìm cách trả lời câu hỏi trên bằng cách xem xét lỗ đen nguyên thủy—những thiên thể giả thuyết có thể hình thành trong vũ trụ sơ khai. Khác với các lỗ đen có khối lượng bằng một ngôi sao, lỗ đen nguyên thủy được cho là nhỏ hơn rất nhiều.

Các nhà thiên văn học vẫn chưa tìm thấy bất kỳ lỗ đen nguyên thủy nào. Tuy nhiên, một số mô hình lý thuyết cho rằng lỗ đen nguyên thủy có thể là ứng cử viên cho vật chất tối. Nếu giả thuyết này đúng, khối lượng của chúng sẽ nằm trong khoảng từ 10¹³ đến 10¹⁹ kg, tương đương với phạm vi khối lượng của các tiểu hành tinh.

Lực thủy triều và tác động của lỗ đen siêu nhỏ lên cơ thể con người

Nghiên cứu này cũng tập trung vào khoảng khối lượng lỗ đen và xem xét hai tác động chính: lực thủy triều và sóng xung kích.

Lực thủy triều xuất hiện do sự khác biệt về cường độ hấp dẫn giữa các điểm trên một vật thể khi ở gần một thiên thể có khối lượng lớn. Nếu một lỗ đen tiến lại gần, nó sẽ tác động lực kéo không đồng đều lên cơ thể con người. Câu hỏi đặt ra là liệu lực kéo này có đủ mạnh để xé toạc cơ thể hay không.

Một lỗ đen có khối lượng bằng một tiểu hành tinh sẽ có đường kính chưa đến 1 micromet (một phần mười triệu mét). Do kích thước cực nhỏ, ngay cả lực thủy triều của nó cũng chỉ ảnh hưởng đến một vùng rất nhỏ. Nếu một lỗ đen như vậy xuyên qua bụng hoặc tứ chi, nó có thể gây tổn thương cục bộ nhưng không đủ để gây tử vong, giống như bị một cây kim xuyên qua.

Tuy nhiên, nếu lỗ đen đi qua não, tình hình sẽ khác. Lực thủy triều có thể xé rách các tế bào não mỏng manh, gây ra tổn thương nghiêm trọng hơn.

Sóng xung kích: Mối đe dọa nguy hiểm hơn lực thủy triều?

Sóng xung kích thậm chí có thể nguy hiểm hơn lực thủy triều. Khi một lỗ đen xâm nhập vào cơ thể, nó tạo ra các sóng mật độ (density waves), gây rung động và phá hủy các tế bào ở cấp độ vật lý. Ngoài ra, sóng xung kích còn truyền nhiệt, làm tăng mức độ tổn thương.

Chỉ cần một lỗ đen có khối lượng khoảng 1,4 × 10¹⁴ kg là đủ để tạo ra sóng xung kích tương tự như một viên đạn có đường kính 5,6 mm (bằng đường kính một viên đạn cỡ nhỏ). Vì vậy, một lỗ đen nguyên thủy hoàn toàn có khả năng gây tử vong.

Xác suất gặp lỗ đen siêu nhỏ trong đời là bao nhiêu?

Tuy nhiên, ngay cả khi những lỗ đen nguyên thủy có kích thước như vậy tồn tại trong vũ trụ, số lượng của chúng vẫn cực kỳ nhỏ so với không gian rộng lớn. Xác suất để một người trong suốt cuộc đời gặp phải tình huống này gần như bằng một phần mười triệu của một phần trăm—tức là gần như không thể xảy ra.

Hơn nữa, ngay cả khi một lỗ đen siêu nhỏ thực sự di chuyển qua Trái Đất, nó có thể đi qua hành tinh mà không để lại bất kỳ dấu vết nào do kích thước cực kỳ nhỏ và khả năng xuyên thấu cao. Các lỗ đen này cũng không có lực hút mạnh như những lỗ đen khổng lồ, vì vậy tác động của chúng ở cấp độ hành tinh hoặc sinh học gần như không đáng kể.

Do đó, dù mối lo ngại về một lỗ đen siêu nhỏ xuyên qua cơ thể nghe có vẻ đáng sợ, nhưng trên thực tế, rủi ro từ chúng gần như không tồn tại trong đời sống con người.

Xem thêm

Sự tương đồng kỳ lạ giữa bộ não và vũ trụ

Bộ não bạn giống một vũ trụ thu nhỏ đến mức nào? Cấu trúc của vũ trụ và bộ não con người có những điểm tương đồng giống nhau đáng kinh ngạc.