Cuando una estrella se convierte en agujero negro, ¿alcanza un estado de baja entropía?

Existe el límite de entropía de Bekenstein que establece que un agujero negro es la máxima entropía que puede contenerse dentro de una superficie límite de algún área. Aquí la superficie límite es el horizonte de sucesos

Esto es exactamente lo que le sucede al vacío cuando se observa desde un marco inercial y desde un marco acelerado. La transformación ajusta el vacío a un vacío con partículas. Para una temperatura $T~=~ g/2\pi$para$g$la aceleración del marco un cambio en la aceleración cambia la temperatura y por lo tanto el número de partículas. Esta es una forma de $T~=~1/8\pi M$para la temperatura de un agujero negro. La emisión o absorción de un cuanto de radiación ajusta la temperatura con $M~\rightarrow~M~\pm~\delta M$.

La emisión de una partícula de radiación de Hawking es la transferencia de la fase de entrelazamiento del agujero negro a los estados de partículas. Las hipérbolas verdes son superficies de tiempo constante y las otras curvas hiperbólicas son de distancia constante. El lazo rojo es un$O(\hbar)$bucle con el hamiltoniano$H$. El propagador de esto es$e^{-iHt/\hbar}$y le asignamos el tiempo euclidiano$t~\rightarrow~iħ/kT$, y alrededor del ciclo el tiempo suma a$t~\rightarrow~2\pi$. La función de partición es entonces$e^{2πH/kT}$, y el hamiltoniano se define por el radio del bucle, que viene dado por la hipérbola que corta a la distancia$d~=~c^2/g$por encima del horizonte. La generación de la radiación de Hawking, vista como los dos puntos rojos conectados por un segmento reduce el tamaño del horizonte y el enredo entre los agujeros negros en dos regiones I y II. El observador en la región I solo es testigo de uno de los pares EPR y no tiene acceso al otro par en la región II. Por lo tanto, esto aparece como una termalización del vacío en vacío más radiación. La ecuación exacta para la temperatura es

La ecuación para la energía térmica y la entropía.$dQ~=~SdT$se usa con$dQ~=~c^2dM$. La gravedad superficial de un agujero negro es

Esto ilustra que la entropía de un sistema contenido dentro de su radio de Schwarzschild es la mayor que puede estar contenida en esa área. Se puede pensar que esto significa que la información compleja que compuso el material contenido en el agujero negro ahora está oculta y se puede mezclar dentro del agujero negro sin cambios medibles desde nuestra perspectiva exterior.

No, alcanza un estado de entropía mucho más alto.

Al menos según la comprensión actual, los agujeros negros tienen la entropía más alta posible para una masa determinada.

Si la entropía del material del núcleo disminuyera tras el colapso gravitatorio en un agujero negro, sería termodinámicamente favorable que se convirtiera de nuevo en una estrella. Pero, por supuesto, esto nunca sucede.