Un lector me ha planteado recientemente una duda sobre agujeros negros que se desinflan. Decía haber oído dos definiciones distintas de la radiación de Hawking. Gracias a Google he encontrado la respuesta que dos astrónomos de la NASA dieron a otro lector con esta misma pregunta allá en el 2001.

Pregúntale a un astrónomo especialista en altas energías

La pregunta

(remitida el 25 de noviembre de 2001)

Tengo un pequeño problema al tratar de entender la radiación de Hawking y la evaporación de los agujeros negros. Hasta el momento he escuchado dos explicaciones diferentes a la radiación de Hawking. Una dice que se debe a la separación de pares de partícula/antipartícula debida al intenso campo gravitatorio del agujero negro. La otra que se origina por el escape de algunas partículas que, debido a incertidumbres cuánticas en la velocidad de las partículas subatómicas, pueden viajar brevemente más rápido que la luz.

Al mismo tiempo, mi conocimiento actual sobre la evaporación del agujero negro es que debido a la radiación de Hawking, los agujeros negros realmente emiten energía, y que finalmente se evaporarán debido a esta pérdida de energía. Esto no concuerda con el contexto de la explicación de la radiación de Hawking basada en pares partícula/antipartícula. Parece que el agujero negro debería en realidad aumentar de tamaño porque de hecho gana materia/energía a través de este proceso. El par partícula/antipartícula no es ciertamente parte del agujero negro sino energía que este toma prestada. ¿Podríais por favor darle sentido a todo esto?

La respuesta

Gracias por tu pregunta. Tienes razón en lo de que existen múltiples formas de visualizar la generación de la radiación de Hawking. La primera es ciertamente la de la separación de pares virtuales de materia/antimateria debido a la intensa fuerza gravitatoria ejercida por el agujero negro y la otra es el llamado efecto túnel cuántico de una partícula, por ejemplo un fotón, que consigue llegar fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro.

Ambos casos describen la evaporación de un agujero negro. El mejor modo de entender el por qué de la pérdida de energía de un agujero negro (en el escenario materia/antimateria) es que las partículas se crean en realidad a expensas de la energía gravitatoria (lo cual lo relaciona entonces con las propiedades del espacio-tiempo). Considera el siguiente ejemplo: Digamos que existe una partícula moviéndose hacia una masa muy grande – la partícula siente el tirón gravitatorio de la masa. El campo gravitatorio de la masa ejerce una energía potencial sobre la partícula que se convierte en energía cinética de la partícula en movimiento. Para conservar la energía total, la energía potencial de la masa se hace más negativa. En realidad, la masa experimenta una pérdida de energía potencial mientras que la partícula experimenta una ganancia de energía cinética. En un modo similar, en el horizonte de sucesos, dos partículas virtuales - digamos fotones – se separan por causa de la fuerza gravitatoria del agujero negro; una añade energía negativa al agujero negro, la otra (ahora una partícula real) escapa.

Tal vez deberías visitar esta página web:
http://library.thinkquest.org/C007571/english/advance/english.htm (en inglés)

Espero haberte ayudado,
Georgia & Koji
Para "Pregúntale a un astrónomo especialista en altas energías"

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Fuente noticia NASA

Traducido por Miguel Artime para: