Radiación de Hawking

La radiación de Hawking ye un tipu de radiación producida nel horizonte de sucesos d'un furacu negru y debida dafechu a efeutos de tipu cuánticu. La radiación de Hawking recibe'l so nome del físicu británicu Stephen Hawking, quien postuló la so esistencia per primer vegada en 1976 describiendo les propiedaes de tal radiación y llogrando dalgunos de les primeres resultancies en gravedá cuántica. El trabayu de Hawking foi posterior a la so visita a Moscú en 1973, onde los científicos rusos Yákov Zeldóvich y Alekséi Starobinski demostráronlu que, acordies con el principiu d'incertidume de la mecánica cuántica, los furacos negros en rotación tendríen de crear y emitir partícules.^[1]

Darréu Paul Davies^[2] y Bill Unruh^[3] probaron qu'un observador aceleráu o observador de Rindler nun espaciu-tiempu planu de Minkowski tamién detectaría radiación de tipu Hawking.

Orixe de la radiación de Hawking

Una de les consecuencies del principiu d'incertidume de Heisenberg son les fluctuaciones cuántiques del vacíu. Estes consisten na creación, mientres perbreves intres, de pares partícula-antipartícula a partir del vacíu. Estes partícules son "virtuales", pero la intensa gravedá del furacu negru tresformar en reales. Tales pares se desintegran rápido ente sigo, devolviendo la enerxía emprestada pa la so formación. Sicasí, na llende del horizonte de sucesos d'un furacu negru, la probabilidá de qu'un miembru del par formar nel interior y l'otru nel esterior nun ye nula, polo qu'unu de los componentes del par podría escapar del furacu negru; si la partícula llogra escapar, la enerxía va proceder del furacu negru. Esto ye, el furacu negru tendrá de perder enerxía pa compensar la creación de los dos partícules que dixebró. Esti fenómenu tien como consecuencies la emisión neta de radiación per parte del furacu negru y l'amenorgamientu de masa d'ésti.

Según esta teoría, un furacu negru va perdiendo masa, a un ritmu inversamente proporcional a ésta, por cuenta de un efeutu cuánticu. Esto ye, un furacu negru pocu masivu va sumir más rápido qu'unu más masivu. Concretamente, un furacu negru de dimensiones subatómiques sumiría casi instantáneamente.

Cabo mentar que l'amenorgamientu de masa d'un furacu negru por radiación de Hawking sería namái perceptible n'escales de tiempu comparables a la edá del Universu y tan solo en furacos negros de tamañu microscópicu remanentes quiciabes de la dómina darréu posterior al Big Bang. Si esto ye asina, güei podríamos ver esplosiones de furacos negros bien pequeños, daqué de lo que nun se tien evidencia dalguna.

Procesu d'emisión

Un furacu negru emite radiación de Hawking termalizada, según una distribución idéntica a la del cuerpu negru correspondiente a una temperatura $T_{H}$ . La cual, espresada en términos de les unidaes de Planck, resulta ser:

(1a) $T_{H}={\frac {\alpha _{H}}{2\pi }}$

Onde $\alpha _{H}\,$ ye un parámetru rellacionáu cola gravedá na superficie del horizonte. Análogamente, un observador de Rindler con una aceleración uniforme percibe al so alredor una radiación termalizada asociada a una temperatura de cuerpu negru:

(2a) $T_{R}={\frac {\alpha _{R}}{2\pi }}$

Onde $\alpha _{R}\,$ ye l'aceleración n'unidaes de Planck, obviamente la espresión (1a) y (2a) resulten formalmente idéntiques espresaes n'unidaes de Planck.

Si reescribimos los dos ecuaciones anteriores n'unidaes convencionales, la radiación de Hawking pa un furacu Schwarzschild y la radiación de Unruh pa un observador aceleráu son:

$T_{H}={\hbar \,c^{3} \over 8\pi GMk},\qquad T_{R}={\frac {\hbar a}{2\pi ck}}$

onde:

\hbar

, ye la constante amenorgada de Planck.

c ye la velocidá de la lluz

k ye la constante de Boltzmann

G la constante gravitacional

M ye la masa d'un furacu negru.

a ye l'aceleración del observador de Rindler.

Aplicando les ecuaciones anteriores al casu solar, si ésti llegara a convertir nun furacu negru, tendría una temperatura de radiación de tan solo 60 nK (nanokelvin). Esta temperatura de radiación ye notablemente inferior a la temperatura debío a la radiación de fondu de microondes, que ye cimeru a los 2.7 K, polo que si esiste la radiación de Hawking, ésta podría ser indetectable.