Page 39 - La teoría del todo

RADIACIÓN DE AGUJERO NEGRO

En septiembre de 1973, mientras estaba de visita en Moscú, discutí sobre agujeros
negros con dos destacados expertos soviéticos, Yakov Zeldovich y Alexander
Starobinski. Ellos me convencieron de que, según el principio de incertidumbre
mecanocuántico, los agujeros negros en rotación deberían crear y emitir partículas.

Yo creía en la física que había en sus argumentos, pero no me gustaba su forma
matemática de calcular la emisión. Por eso me propuse idear un tratamiento
matemático mejor, que describí en un seminario informal en Oxford a finales de
noviembre de 1973. En esa época no había hecho los cálculos para encontrar cuánto

se emitiría en realidad. Esperaba descubrir simplemente la radiación que Zeldovich y
Starobinski habían predicho para los agujeros negros en rotación. Sin embargo,
cuando hice el cálculo, descubrí, para mi sorpresa y perplejidad, que incluso los
agujeros negros sin rotación deberían crear y, aparentemente, emitir partículas a un

ritmo estacionario.
Al principio pensé que esta emisión indicaba que una de las aproximaciones que
había utilizado no era válida. Me temía que si Bekenstein lo descubría, lo utilizara
como un argumento adicional para apoyar sus ideas sobre la entropía de los agujeros

negros, que a mí seguía sin gustarme. Sin embargo, cuanto más pensaba en ello, más
parecía que las aproximaciones eran realmente válidas. Pero lo que al final me
convenció de que la emisión era real fue que el espectro de las partículas emitidas era
exactamente el que sería emitido por un cuerpo caliente. El agujero negro emitía

partículas exactamente al ritmo correcto para impedir las violaciones de la segunda
ley.
Desde entonces otras personas han repetido los cálculos de varias formas
diferentes. Todos confirman que un agujero negro debería emitir partículas y

radiación como si fuera un cuerpo caliente con una temperatura que depende solo de
la masa del agujero negro: cuanto mayor es la masa, menor es la temperatura. Se
puede entender esta emisión de la siguiente manera: lo que pensamos que es espacio
vacío no puede estar completamente vacío porque eso significaría que todos los

campos, como el campo gravitatorio y el campo electromagnético, tendrían que ser
exactamente cero. Sin embargo, el valor de un campo y su ritmo de cambio con el
tiempo son como la posición y la velocidad de una partícula. El principio de
incertidumbre implica que cuanto mayor es la precisión con que se conoce una de

estas magnitudes, menor es la precisión con la que se puede conocer la otra.
Así pues, en el espacio vacío el campo no puede estar fijo en un valor
exactamente cero, porque entonces tendría a la vez un valor preciso, cero, y un ritmo
de cambio preciso, también cero. En su lugar, debe haber una cierta cantidad mínima

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