Điều gì xảy ra nếu một lỗ đen siêu nhỏ bắn xuyên qua cơ thể bạn?

Khi nhắc đến lỗ đen, hầu hết mọi người đều hình dung ra những quái vật vũ trụ khổng lồ, có khối lượng gấp hàng triệu lần Mặt Trời , sẵn sàng nuốt chửng bất cứ thứ gì đến gần. Nhưng nếu một lỗ đen siêu nhỏ, chẳng hạn có kích thước chỉ bằng một nguyên tử, vô tình đi qua cơ thể con người, điều gì sẽ xảy ra? Một nghiên cứu mới đây đã tìm cách trả lời câu hỏi này bằng cách xác định liệu một lỗ đen có đủ nhỏ để không gây ra tác động đáng kể hay không, hay ngược lại, nó có thể gây ra thương tích nghiêm trọng hoặc thậm chí tử vong.

Trước hết, cần hiểu về sự khác biệt giữa hai loại lỗ đen chính: lỗ đen sao và lỗ đen nguyên thủy. Lỗ đen sao hình thành khi một ngôi sao khổng lồ cạn kiệt nhiên liệu và sụp đổ dưới chính lực hấp dẫn của nó, tạo ra một vùng không-thời gian mà ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra. Những lỗ đen này thường có khối lượng ít nhất bằng 20 lần Mặt Trời , nghĩa là chúng không thể tồn tại ở kích thước nhỏ.

Trong khi đó, lỗ đen nguyên thủy là một dạng lỗ đen giả định, có thể hình thành trong những giây đầu tiên của vũ trụ, khi vũ trụ còn rất nóng và dày đặc. Lúc đó, vật chất có thể bị nén chặt đến mức tạo ra những lỗ đen nhỏ hơn nhiều so với lỗ đen sao thông thường. Theo NASA, các lỗ đen nguyên thủy có thể có khối lượng dao động từ 100.000 lần một chiếc kẹp giấy đến 100.000 lần khối lượng Mặt Trời .

Giả thuyết về lỗ đen nguyên thủy còn đưa ra một ý tưởng rằng có thể mỗi ngày, một số lỗ đen nhỏ hơn cả một nguyên tử vẫn đi xuyên qua Trái Đất mà không ai nhận ra. Nếu điều này là đúng, thì có nghĩa là những lỗ đen nguyên thủy như vậy quá nhỏ để gây ra tác động đáng kể. Nhưng nếu chúng lớn hơn một chút thì sao? Liệu một lỗ đen có thể đi qua cơ thể con người và gây ra những tổn thương nghiêm trọng không?

Một bài báo mới đây mặc dù chưa được bình duyệt nhưng đã cố gắng trả lời câu hỏi này bằng cách tính toán những tác động vật lý mà một lỗ đen nguyên thủy có thể gây ra lên cơ thể con người. Nhà vật lý Robert J. Scherrer từ Đại học Vanderbilt đã xem xét hai yếu tố chính có thể ảnh hưởng đến con người: sóng xung kích siêu thanh và lực hấp dẫn thủy triều. Khi một lỗ đen đi qua một môi trường nào đó với vận tốc cao, nó có thể tạo ra sóng xung kích giống như một viên đạn, phá hủy các mô trên đường đi của nó. Ngoài ra, lực hấp dẫn mạnh mẽ của nó cũng có thể kéo giãn và xé toạc các tế bào trong cơ thể, đặc biệt là các tế bào não.

Scherrer đã tính toán rằng để tạo ra mức sát thương tương tự như một viên đạn bắn xuyên qua cơ thể con người, một lỗ đen phải có khối lượng khoảng 1,4 × 10 ¹⁷ gram, tức là tương đương với một tiểu hành tinh nhỏ. Còn nếu xét đến tác động của lực hấp dẫn thủy triều, lỗ đen cần có khối lượng vào khoảng 7 × 10 ¹⁸ đến 7 × 10 ¹⁹ gram để tạo ra lực đủ mạnh làm tổn thương mô não. Điều này có nghĩa là, nếu một lỗ đen nhỏ hơn mức này đi qua cơ thể con người, nó sẽ không gây ra bất kỳ ảnh hưởng đáng kể nào. Nói cách khác, nếu có một lỗ đen cực nhỏ đi xuyên qua người bạn ngay lúc này, bạn thậm chí sẽ không cảm nhận được điều đó.

Tuy nhiên, nếu lỗ đen có khối lượng đủ lớn, nó có thể gây ra những tác động nghiêm trọng. Khi đi qua cơ thể, nó sẽ tạo ra một luồng sóng xung kích phá hủy các mô trên đường đi của nó. Ngoài ra, do lực hấp dẫn của nó quá mạnh, nó có thể kéo giãn các tế bào và mô theo cách tương tự như cách Mặt trăng tạo ra thủy triều trên Trái Đất, chỉ có điều thay vì nước biển dâng lên, cơ thể con người sẽ bị xé toạc. Điều này đặc biệt nguy hiểm với các tế bào não, nơi có cấu trúc nhạy cảm và dễ bị tổn thương bởi sự thay đổi đột ngột của lực hấp dẫn.

Một điểm thú vị trong nghiên cứu này là việc nó có thể giúp các nhà khoa học đặt ra giới hạn về khối lượng của lỗ đen nguyên thủy như một ứng viên cho vật chất tối. Vật chất tối là một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ, được cho là chiếm khoảng 85% tổng khối lượng của vũ trụ, nhưng cho đến nay con người vẫn chưa biết nó thực sự là gì. Một số giả thuyết cho rằng vật chất tối có thể bao gồm các lỗ đen nguyên thủy nhỏ. Nếu đúng như vậy, việc con người không bị lỗ đen xuyên qua và giết chết mỗi ngày có thể giúp các nhà khoa học đặt ra những giới hạn quan trọng đối với khối lượng của lỗ đen nguyên thủy.

Nhưng xác suất một người bị một lỗ đen nguyên thủy xuyên qua là bao nhiêu? Nếu giả định rằng tất cả vật chất tối đều là lỗ đen nguyên thủy và chúng có khối lượng đủ lớn để gây thương tích, Scherrer tính toán rằng số lượng thương tích do lỗ đen gây ra mỗi năm sẽ vào khoảng 10 ^-18 lần mỗi năm. Điều này có nghĩa là, trung bình cứ khoảng 1 tỷ tỷ năm mới có một người bị lỗ đen nguyên thủy xuyên qua và gây tổn thương đáng kể. Con số này nhỏ đến mức có thể coi như hoàn toàn không có khả năng xảy ra.

Vậy chúng ta có nên lo lắng về nguy cơ bị một lỗ đen nguyên thủy tấn công không? Câu trả lời là không. Dựa trên nghiên cứu này, khả năng một lỗ đen nhỏ đi qua cơ thể con người và gây ra tác động đáng kể là cực kỳ thấp. Ngay cả khi có những lỗ đen nhỏ bay qua Trái Đất hàng ngày, chúng có thể đi xuyên qua mọi thứ mà không để lại dấu vết nào.

Dù vậy, nghiên cứu này vẫn giúp mở rộng hiểu biết của chúng ta về lỗ đen nguyên thủy và vai trò tiềm năng của chúng trong vũ trụ. Nếu một ngày nào đó chúng ta thực sự phát hiện ra một lỗ đen nguyên thủy, điều đó có thể giúp giải đáp nhiều bí ẩn về vật chất tối và nguồn gốc của vũ trụ. Nhưng ít nhất, trong thời điểm hiện tại, chúng ta có thể yên tâm rằng mình sẽ không bị một lỗ đen nguyên thủy bất ngờ xuyên qua và gây thương tích chết người.