Todo en el universo está en riesgo de vaporización: la teoría de la radiación de Hawking no se limita a los agujeros negros

Un equipo de investigadores ha confirmado la predicción de Stephen Hawking de la evaporación del agujero negro a través de la radiación de Hawking, aunque han aportado una modificación importante. Según su investigación, el horizonte de sucesos (el límite más allá del cual nada puede escapar de la atracción gravitatoria del agujero negro) no es tan importante como se creía anteriormente en la producción de la radiación de Hawking. En cambio, la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo juegan un papel importante en este proceso. Esta idea amplía el alcance de la radiación de Hawking a toda la materia masiva del universo, lo que sugiere que durante un período de tiempo suficientemente largo, todo el universo se evaporará.

La investigación muestra que Stephen Hawking tenía razón en su mayoría acerca de que los agujeros negros se vaporizaban por la radiación de Hawking. Sin embargo, el estudio destaca que esta radiación no tiene necesariamente un horizonte de eventos, y que la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo juegan un papel importante. Los hallazgos sugieren que todos los objetos masivos, no solo los agujeros negros, pueden eventualmente evaporarse debido a un proceso radiativo similar.

Una nueva investigación teórica de Michael Vondrak, Walter van Suylkom y Heino Falke de la Universidad de Radboud muestra que las afirmaciones de Stephen Hawking sobre los agujeros negros son, si no del todo, correctas. Debido a la radiación de Hawking, los agujeros negros eventualmente se evaporan, pero el horizonte de eventos no es tan importante como se cree. La gravedad y la curvatura del espacio-tiempo también provocan esta radiación. Esto significa que toda la materia masiva del universo, como los restos de estrellas, eventualmente se evaporará.

Usando una inteligente combinación de física cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein, Stephen Hawking argumentó que la creación y destrucción espontánea de pares de partículas debe ocurrir cerca del horizonte de eventos.[{» attribute=»»>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.

Gravitational Particle Production Mechanism in a Schwarzschild Spacetime

Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] A grandes distancias es muy alto. Crédito: Cartas de revisión física

Girar

En este nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Radboud revisaron este proceso e investigaron si la existencia de un horizonte de eventos realmente importa o no. Combinaron técnicas de la física, la astronomía y las matemáticas para investigar qué sucede cuando se crean esos pares de partículas en las cercanías de los agujeros negros. El estudio muestra que también se pueden crear nuevas partículas más allá de este horizonte. Michael Vondrak: «Demostramos que además de la conocida radiación de Hawking, también existe una nueva radiación».

todo se evapora

Van Suijlekom: “Mostramos que la curvatura del espacio-tiempo más allá del agujero negro juega un papel importante en la generación de la radiación. Las partículas ya están separadas por las fuerzas de marea del campo gravitatorio. Si bien anteriormente se pensaba que la radiación no era posible sin un horizonte de eventos, este estudio muestra que este horizonte no es necesario.

Falke: “Eso significa que los objetos sin un horizonte de eventos, como los restos de estrellas muertas y otros objetos grandes en el universo, también tienen este tipo de radiación. Y, después de mucho tiempo, todo en el universo finalmente se evaporará, como los agujeros negros. Esto cambia no solo nuestra comprensión de la radiación de Hawking, sino también nuestra visión del universo y su futuro.

El estudio fue publicado el 2 de junio. DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502

Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.

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