La radiación del agujero negro

El título es como si contradijera lo que antes hemos dicho, que la luz no escapa del horizonte de sucesos del agujero negro, pues ¡¿cómo es que decimos ahora: que el agujero negro tiene radiación?!

Esta teoría del físico teórico Stephen Hawking combina parcialmente la teoría general de la relatividad con la teoría cuántica, según la cual: los agujeros negros no son completamente negros puesto que hay una radiación que emite el agujero negro y que el observador externo a él puede observar. Su causa son las fluctuaciones cuánticas en el vacío que hemos explicado previamente y que la mecánica cuántica predice conforme al principio de incertidumbre o indeterminación, ya que, según el principio de incertidumbre, no puede haber un espacio completamente vacío; porque su vacío significaría que los campos como el electromagnético o gravitatorio tendrían un valor de cero y una tasa de variación igual a cero, y esto contradice al principio de incertidumbre.

Por lo tanto, según la mecánica cuántica, siempre hay en el vacío parejas de partículas hipotéticas que aparecen y que al encontrarse se aniquilan unas a otras, o partículas y antipartículas hipotéticas que aparecen y se aniquilan unas con otras como resultado de la colisión entre ellas. Si aparecen junto al horizonte de sucesos del agujero negro o en el punto de singularidad en lugar de colisionar entre ellas y aniquilarse mutuamente, una de ellas cae en el agujero negro debido al efecto de su gravedad mientras que la otra puede liberarse y huir lejos del agujero negro. El observador externo al agujero negro la verá como radiación emitida por el agujero negro. Esta radiación se llama radiación del agujero negro y algunos la llaman radiación de Hawking por el nombre de su descubridor. Depende de la masa del agujero negro o del punto de singularidad en el universo actual según la siguiente ecuación:

    \[T = \frac{hc^{3}}{8\pi kGM}\]

SIendo:

T = temperatura del agujero negro

h = constante de Planck

G = constante gravitacional de Newton

k = constante de Boltzmann

M = masa del agujero negro

En la ecuación anterior encontramos que cuanto menor es la masa del agujero negro o el punto de singularidad, mayor es la temperatura de la radiación del agujero negro. Para detectar esta radiación, observarla y documentarla de forma definitiva en el universo es necesario encontrar un agujero negro pequeño, es decir, que su masa sea pequeña, para que su radiación sea lo suficientemente alta y caliente como para destacarse de la radiación cósmica de fondo que inunda el universo con una temperatura que alcanza los 2.7 Kelvin. En general, esta teoría ha sido demostrada con evidencia no experimental hasta ahora.

Radiación de Hawking, cómo y dónde se forma

«En presencia de un agujero negro, un miembro de un par de partículas puede caer al mismo, dejando libre al otro miembro, que puede escapar al infinito. A un observador lejano le parecerá que las partículas que escapan del agujero negro han sido radiadas por él. El espectro del agujero negro es exactamente el que esperaríamos de un cuerpo caliente, con una temperatura proporcional al campo gravitatorio en el horizonte —la frontera— del agujero negro. En otras palabras, la temperatura del agujero negro depende de su tamaño».[1]


[1] Fuente: Hawking, El universo en una cáscara de nuez, págs. 127-128.


Del libro La ilusión del ateísmo del Imam Ahmed Alhasan (a)