El descubrimiento revolucionario de Hawking
En 1974, Stephen Hawking realizó uno de los descubrimientos teóricos más profundos de la física: los agujeros negros no son perfectamente negros. Al aplicar la teoría cuántica de campos al espaciotiempo curvado cerca de un horizonte de sucesos, Hawking demostró que los agujeros negros deben emitir radiación térmica —hoy conocida como radiación de Hawking— y perder masa lentamente con el tiempo.
El mecanismo surge de las fluctuaciones del vacío cerca del horizonte de sucesos. En mecánica cuántica, el vacío no está verdaderamente vacío: pares virtuales de partícula-antipartícula aparecen y desaparecen constantemente. Cerca del horizonte de sucesos, una partícula puede caer dentro del agujero negro mientras la otra escapa hacia el infinito. La partícula que escapa lleva energía positiva, mientras que la que cae aporta efectivamente energía negativa, reduciendo la masa del agujero negro.
Temperatura y masa
La temperatura de la radiación de Hawking viene dada por T = ℏc³/(8πGMk_B). La idea clave: la temperatura es inversamente proporcional a la masa. Un agujero negro de masa estelar tiene una temperatura de unos 10⁻⁸ K, inimaginablemente fría, muy por debajo de la temperatura del fondo cósmico de microondas de 2,7 K. Esto significa que los agujeros negros astrofísicos en realidad absorben más energía del CMB de la que emiten, y actualmente están creciendo en lugar de evaporarse.
Solo después de que el universo se enfríe lo suficiente (en unos 10²⁰ años) comenzarán estos agujeros negros su lenta evaporación. Pero los agujeros negros microscópicos, si existen, serían extraordinariamente calientes: uno con la masa de una montaña brillaría con la luminosidad de una estrella pequeña y emitiría radiación gamma peligrosa.
El acto final de la evaporación
A medida que un agujero negro radia, pierde masa, lo que aumenta su temperatura, lo que acelera la radiación: un proceso desbocado. El tiempo de evaporación escala como M³, por lo que los momentos finales son dramáticos: la última fracción de la masa se libera en una enorme explosión de energía. Esta explosión terminal podría en principio detectarse, y se han realizado búsquedas de tales eventos, aunque no se ha encontrado ninguno.
La paradoja de la información
La radiación de Hawking plantea un enigma profundo: si un agujero negro se evapora completamente, ¿qué ocurre con la información sobre todo lo que cayó en él? La mecánica cuántica exige que la información nunca se destruya verdaderamente, pero el cálculo original de Hawking sugería que sí. Esta «paradoja de la información del agujero negro» sigue siendo uno de los problemas centrales sin resolver de la física teórica, impulsando avances importantes en gravedad cuántica, teoría de cuerdas y principios holográficos.