julio 20, 2024

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

Todo en el universo está condenado a evaporarse: 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 sobre la evaporación de los agujeros negros a través de la radiación de Hawking, aunque hicieron una modificación crucial. Según su investigación, el horizonte de eventos (el límite más allá del cual nada puede escapar de la atracción gravitacional de un agujero negro) no es tan importante como se pensaba 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 todos los objetos grandes del universo, lo que significa que durante un período lo suficientemente largo, todo el universo puede evaporarse.

La investigación muestra que Stephen Hawking tenía razón en su mayoría sobre los agujeros negros que se evaporan a través de la radiación de Hawking. Sin embargo, el estudio destaca que un horizonte de eventos no es esencial para esta radiación, y que la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo juegan un papel importante. Los resultados indican que todos los objetos grandes, no solo los agujeros negros, pueden eventualmente evaporarse debido a un proceso de radiación similar.

Una nueva investigación teórica de Michael Wondrak, Walter van Swijelkom y Heino Falk de la Universidad de Radboud muestra que Stephen Hawking tenía razón sobre los agujeros negros, aunque no del todo. Debido a la radiación de Hawking, los agujeros negros eventualmente se evaporarán, pero el horizonte de eventos no es tan crítico como se pensaba. La gravedad y la curvatura del espacio-tiempo también provocan esta radiación. Esto significa que todos los objetos grandes del universo, como los restos de estrellas, eventualmente se evaporarán.

Usando una inteligente combinación de física cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein, Stephen Hawking argumentó que la creación y aniquilación espontáneas de pares de partículas debe ocurrir cerca del horizonte de sucesos (el punto más allá del cual no hay escapatoria de la fuerza gravitatoria de[{” 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)] Es el más alto a grandes distancias. Crédito: cartas de revisión de materiales

espiral

En este nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Radboud revisaron este proceso e investigaron si la existencia de un horizonte de eventos es crítica. Combinaron técnicas de la física, la astronomía y las matemáticas para examinar qué sucede si se crean tales pares de partículas en las proximidades de los agujeros negros. El estudio mostró que también se pueden crear nuevas partículas mucho más allá de este horizonte. Michael Wondrak: “Probamos que además de la conocida radiación de Hawking, también existe una nueva forma de radiación”.

todo se evapora

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

Falk: “Esto significa que los objetos sin horizontes de eventos, como los restos de estrellas muertas y otros objetos grandes en el universo, también tienen este tipo de radiación. Después de mucho tiempo, hará que todo en el universo finalmente se evapore, como los agujeros negros”. Esto no solo cambia nuestra comprensión de la radiación de Hawking, sino también nuestra visión del universo y su futuro”.

El estudio fue publicado el 2 de junio en 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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