Radiación de Hawking

La radiación de Hawking recibe su nombre del físico británico Stephen Hawking, quien postuló su existencia por primera vez en 1974 describiendo las propiedades de tal radiación y obteniendo algunos de los primeros resultados en gravedad cuántica.

El trabajo de Hawking fue posterior a su visita a Moscú en 1973, donde los científicos soviéticos Yákov Zeldóvich y Alekséi Starobinski le demostraron que, de acuerdo con el principio de indeterminación de la mecánica cuántica, los agujeros negros en rotación deberían crear y emitir partículas.

Debido a esto, se espera que los agujeros negros que no ganan masa por otros medios se encojan y finalmente desaparezcan.

Se predice que los micro agujeros negros son mayores emisores de radiación que los agujeros negros más masivos y, por lo tanto, deberían reducirse y disiparse más rápidamente.

En el caso de que las teorías especulativas gran dimensión extra sean correctas, CERN Gran Colisionador de Hadrones puede crear microagujeros negros y observar su evaporación.

No se ha observado ningún micro agujero negro en el CERN.

Estas consisten en la creación, durante brevísimos instantes, de pares partícula-antipartícula a partir del vacío.

Estas partículas son "virtuales", pero la intensa gravedad del agujero negro las transforma en reales.

Sin embargo, en el límite del horizonte de sucesos de un agujero negro, la probabilidad de que un miembro del par se forme desde el interior y el otro en el exterior no es nula, por lo que uno de los componentes del par podría escapar del agujero negro; si la partícula logra escapar, la energía procederá del agujero negro.

Es decir, el agujero negro deberá perder energía para compensar la creación de las dos partículas que separó.

Concretamente, un agujero negro de dimensiones subatómicas desaparecería casi instantáneamente.

Si esto es así, hoy podríamos ver explosiones de agujeros negros muy pequeños, algo de lo que no se tiene evidencia alguna.

Un agujero negro emite radiación de Hawking termalizada, según una distribución idéntica a la del cuerpo negro correspondiente a una temperatura

es un parámetro relacionado con la gravedad en la superficie del horizonte.

Análogamente, un observador de Rindler con una aceleración uniforme percibe a su alrededor una radiación termalizada asociada a una temperatura de cuerpo negro: (2a)

es la aceleración en unidades de Planck, obviamente la expresión (1a) y (2a) resultan formalmente idénticas expresadas en unidades de Planck.

Si reescribimos las dos ecuaciones anteriores en unidades convencionales, la radiación de Hawking para un agujero Schwarzschild y la radiación de Unruh para un observador acelerado son:

donde: Aplicando las ecuaciones anteriores al caso solar, si este se llegara a convertir en un agujero negro, tendría una temperatura de radiación de tan solo 60 nK (nanokelvin).

Cuando las partículas escapan, el agujero negro pierde una pequeña cantidad de su energía y, por lo tanto, disminuye su tamaño, debido a que se corresponde con una masa colapsada menor.

Esta emisión continua de radiación de Hawking se denomina a veces "evaporación del agujero negro" y es un proceso por el cual el agujero va perdiendo tamaño hasta desaparecer por completo, aunque es un proceso muy muy largo.

se tiene que la masa efectiva del agujero negro evoluciona como:

Esto es solo una aproximación, pero da una idea del orden magnitud para el tiempo de evaporación, en términos de la masa inicial

, hace que el proceso sea muy lento, y el tiempo total de evaporación vendría dado por:

Para un agujero negro supermasivo como Sagitario A* que ocupa el centro de la Vía Láctea el tiempo de evaporación sería:

Los cálculos son complicados debido al hecho de que un agujero negro, siendo de tamaño finito, no es un cuerpo negro perfecto.

Téngase en cuenta que, al escribir su artículo en 1976, Page postuló erróneamente solo existen dos sabores de neutrinos y que estos no tienen masa, por lo que sus resultados de la vida de los agujeros negros no coinciden con los resultados modernos que tienen en cuenta los tres "sabores" de neutrino con masas distintas de cero.

Para una masa mucho mayor que 1017 gramos, Page deduce que la emisión de electrones puede ignorarse, y que los agujeros negros de masa M (en gramos en la fórmula) se evaporan a través de neutrinos (muónicos

[8]​ Un agujero negro supermasivo con una masa de 1011 (100 millardos)

[9]​ Se predice que algunos agujeros negros excepcionalmente grandes continuarán creciendo hasta quizá 1014

Incluso estos agujeros acabarán evaporándose en una escala de tiempo superior a 10106 años.