Quão quente é um buraco negro?

O conceito de temperatura geralmente está associado à energia cinética média das partículas dentro de um sistema. Porém, no caso dos buracos negros, eles não possuem temperatura no sentido tradicional. Em vez disso, eles são caracterizados por uma quantidade chamada temperatura de Hawking.

A temperatura de Hawking é um conceito teórico que surge no estudo da mecânica quântica próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro. Seu nome é uma homenagem ao renomado físico teórico Stephen Hawking, que propôs pela primeira vez sua existência em 1974.

A temperatura de Hawking não está diretamente relacionada ao calor ou à radiação térmica emitida pelo próprio buraco negro. Em vez disso, representa a temperatura da radiação que um observador mediria no infinito se acelerasse em direção ao buraco negro e pairasse fora do horizonte de eventos.

A temperatura de Hawking é proporcional à gravidade superficial do buraco negro e inversamente proporcional à sua massa. Isto significa que buracos negros menores têm temperaturas de Hawking mais altas em comparação com buracos negros maiores. Por exemplo, um buraco negro com massa comparável à da Terra teria uma temperatura Hawking de aproximadamente 10 ^ -32 Kelvin, enquanto um buraco negro supermassivo com massa de milhões de massas solares teria uma temperatura Hawking próxima do zero absoluto. .

Implicações na energia da matéria circundante

A temperatura de Hawking tem implicações significativas na matéria e na energia que rodeia o buraco negro:

1. Radiação do Buraco Negro: O efeito Hawking prevê que os buracos negros emitem um brilho fraco conhecido como radiação Hawking. Esta radiação é resultado de flutuações quânticas que ocorrem perto do horizonte de eventos, onde são criados pares partícula-antipartícula. Se uma partícula cair no buraco negro enquanto a outra escapa, a partícula que escapa carrega uma pequena quantidade de energia, contribuindo para a radiação Hawking.

2. Paradoxo da perda de informação: O efeito Hawking levantou questões sobre a conservação da informação na mecânica quântica. A informação contida na matéria que cai num buraco negro parece estar perdida para sempre. Resolver este aparente paradoxo continua a ser um desafio constante na física teórica.

3. Evaporação do Buraco Negro :Com o tempo, a radiação Hawking emitida por um buraco negro faz com que sua massa diminua, levando à sua eventual evaporação. Este processo é incrivelmente lento e só se torna relevante para pequenos buracos negros. Como resultado, espera-se que a grande maioria dos buracos negros persista indefinidamente.

4. Gravidade Quântica: O efeito Hawking destaca a necessidade de uma teoria unificada que funda os princípios da mecânica quântica com a teoria da relatividade geral. Reconciliar essas duas estruturas é um objetivo central da pesquisa sobre gravidade quântica.

Em conclusão, embora os buracos negros não possuam temperatura no sentido tradicional, o conceito de temperatura de Hawking desempenha um papel crucial na compreensão das propriedades quânticas dos buracos negros e na sua influência na matéria e energia circundantes. A exploração destes fenómenos é uma importante área de investigação em física teórica e astronomia, contribuindo para a nossa compreensão da natureza fundamental do universo.