¿Qué es la radiación de Hawking y cómo hace que un agujero negro se evapore?

Para agregar a la respuesta de Rory-

La capacidad de irradiar partículas de forma aleatoria y estadística es, en un sentido profundo, idéntica a la de un objeto que tiene la propiedad que conocemos como "temperatura". Entonces, los agujeros negros tienen temperatura. Tiene una fórmula particular que es inversamente proporcional a la masa del agujero negro. Si establece esa temperatura igual a la temperatura actual del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) que es 2.725 K, entonces obtienes una masa de alrededor de 4.503 X 10^22 kg, o un poco más de la mitad de la masa de la Luna. Los agujeros negros por encima de esta masa serán más fríos que el CMB que incide sobre ellos, por lo que obtendrán masa-energía de él. Los agujeros negros debajo de él perderán energía debido a la radiación de Hawking más rápido de lo que la obtienen del CMB, por lo que se dirigirán hacia un "estallido" catastrófico y desbocado. Tenga en cuenta que el CMB también se enfría a medida que pasa el tiempo, por lo que la masa de equilibrio se desplaza hacia arriba. Que yo sepa, nadie se ha molestado en hacer cálculos detallados de "carrera" entre la radiación de Hawking de un agujero negro y la temperatura cambiante del CMB.

Otra masa importante relacionada con la radiación de Hawking es la masa en la que el agujero negro es tan frío que habría emitido una radiación insignificante incluso si hubiera existido desde el comienzo del universo. Esto es aproximadamente 2 X 10 ^ 11 kg, aproximadamente comparable a la masa total de todos los humanos.

La segunda masa es menor que la primera, por lo que si se hubiera creado toda una gama de agujeros negros al comienzo del universo, ¡el resultado es que algunos estarían estallando ahora mismo! Los astrónomos están atentos a estos eventos.

De alguna manera tiene la respuesta en su pregunta, pero está asumiendo que la masa es positiva, en lugar de verla como una cantidad de energía.

Dado que la partícula que se emite tiene energía positiva, la partícula que es absorbida por el agujero negro tiene una energía negativa en relación con el universo exterior. Esto da como resultado que el agujero negro pierda energía y, por lo tanto, masa.

Los agujeros negros primordiales más pequeños pueden emitir más energía de la que absorben, lo que hace que pierdan masa neta. Los agujeros negros más grandes, como los que tienen una masa solar, absorben más radiación cósmica de la que emiten a través de la radiación de Hawking.

La explicación de partícula virtual/antipartícula es común, pero (por lo que entiendo) no es muy precisa; véase, por ejemplo , esta explicación de John Baez. Para resumirlo en términos menos técnicos, el espacio-tiempo cerca del horizonte de eventos del agujero negro está tan fuertemente curvado que lo que un observador cercano llamaría "cero absoluto" (es decir, cero emisión de radiación) parece una temperatura superior a cero para alguien que está lejos. . Eso significa que el agujero negro está emitiendo energía y, como resultado, por la conservación de la masa/energía, el agujero debe hacerse más pequeño.

En pocas palabras, las partículas que aparecen y desaparecen no son pares de materia/antimateria, sino partículas virtuales (pares de partículas/antipartículas) que tienen masa neta, por lo que contribuyen a la masa neta del universo cuando uno de ellos es tragado por un agujero negro en el horizonte de sucesos y el otro escapa.

Parece ilógico suponer que el escape de una partícula y el atrapamiento de la otra podrían conducir a una ganancia neta de masa/energía de nuestro universo, pero la partícula recién escapada es de hecho una partícula que de otro modo no tendríamos sin la este efecto en el horizonte de sucesos.

Antes que nada, debes saber que antipartícula y antimateria son dos nombres diferentes de la misma cosa. Cuando la materia y la antimateria aparecen cerca de un horizonte de eventos, la teoría dice que a veces una de ellas puede ser absorbida por el agujero negro y la otra queda libre. Dado que ambas partículas no se eliminan porque no chocaron entre sí, esto viola la ley de la termodinámica, ya que dice que la energía no se crea ni se destruye. Tenga en cuenta que todo esto se reduce a la perspectiva. Para un observador externo que vea que esto sucede desde una distancia s, parecerá como si el agujero negro estuviera brillando y emitiendo algo de energía que en realidad es una de las partículas que se escapan. Ahora el agujero negro está perdiendo masa o energía al absorber una de las partículas creadas para evitar violar la ley de la termodinámica.

Me parece lógico que un agujero negro no tenga temperatura, ya que la temperatura es el movimiento de las moléculas, y no hay movimiento en un agujero negro, ya que todo está comprimido tan densamente, de hecho, se supone que es infinitamente denso.

También parece lógico que un agujero negro con la masa de 100.000 estrellas nunca permita que nada escape de él, jamás.

Si saliera una partícula de cualquier tipo, tendría que viajar a una velocidad superior a la de la luz hasta alcanzar el horizonte de sucesos, que en un agujero negro de ese tamaño estaría a muchos kilómetros de distancia.

Esta teoría nunca ha sido probada, es imposible de probar, y solo la lógica básica sugiere que toda energía tiene gravedad, y con la inmensa gravedad de uno de esos agujeros negros en el centro de las galaxias, nada podría escapar jamás, o si lo hiciera, sería succionado directamente hacia adentro.