Su pregunta tiene varias suposiciones, y al no conocer su nivel de habilidad o razón para preguntar, intentaré una respuesta laica. Es decir, evito las ecuaciones matemáticas involucradas y relaciono solo conceptos y solo un pequeño nivel de detalles.
Los agujeros negros son una teoría basada en la Relatividad General (GR) y aún no se ha demostrado que existan. Pero si existen y su comportamiento es pronosticado con precisión por GR y posteriores investigaciones publicadas e inéditas, entonces uno debe discutir su pregunta a la luz de su redacción. Particularmente la palabra “en” un agujero negro.
Uno debe darse cuenta de que la “temperatura” tal como la experimentan los humanos, no tiene relación con las partículas de alta velocidad. La palabra “temperatura” debe tener dos definiciones, una para la percepción humana y otra para la ciencia. Esta área está fuera del alcance de mi respuesta.
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- Si el universo se está expandiendo. ¿Cuál es el nombre de la dimensión en la que tiene lugar la expansión?
- ¿Qué es un agujero negro? ¿Qué pasará si chocan dos agujeros negros?
- Cuando miramos hacia afuera, hacia las estrellas, galaxias y supercúmulos, ¿vemos el pasado o el futuro?
- ¿Estamos viviendo en la corteza de una estrella degenerada encapsulada o materia estelar?
Otros han publicado sobre la superficie de la temperatura de un agujero negro, pero no cuantificaron su respuesta por el tamaño de un agujero negro, que podría ser lo que está preguntando. Los pequeños agujeros negros están muy calientes, arrojan partículas muy rápido, y si el agujero se está reduciendo, su temperatura se calienta más y más, y arroja más y más partículas, hasta que explota, y el agujero negro desaparece. Los agujeros negros grandes son muy fríos, incluso fríos, en la superficie. Los agujeros negros grandes irradian muy poco, y lo que sale es principalmente baja velocidad. Debo calificar la respuesta anterior para ser según lo predicho por Stephen Hawking y su teoría de que los agujeros negros irradian desde el horizonte de eventos, de acuerdo con la teoría de la “Radiación del cuerpo negro”. Otros han proporcionado cierto grado de comprensión y referencias a los mismos.
La excepción a la gran velocidad de radiación de los agujeros negros se debe a que la materia que cae del disco de acreción se redirige hacia las regiones polares y se acelera a velocidades tremendas, mucho más rápido que cualquier cosa que la humanidad haya medido antes. Las galaxias activas parecen tener un agujero negro central masivo que crea chorros de partículas que salen por cientos de miles de años luz. Hacen que los quásares se vean débiles (agujeros negros cuyo eje de giro no coincide con el eje del chorro). Pero estos chorros están fuera del agujero negro, por lo tanto, no están directamente relacionados con su pregunta sobre “en” un agujero negro.
En respuesta a su pregunta sobre la temperatura “en” un agujero negro, hay dos pulgadas, por así decirlo. Hay dentro del horizonte de eventos, y hay dentro de la singularidad. El “espacio-tiempo” dentro del horizonte de eventos a la superficie del singular (que puede asumir una variedad de formas debido al giro y otras físicas) es el espacio “normal”, tal como tú y yo experimentamos. Entonces, la temperatura en este volumen está “bien definida” por la ecuación que relaciona la temperatura con la energía cinética, o la velocidad de la partícula. Si no hay partículas en este volumen, entonces no hay temperatura. Solo las partículas tienen temperatura, aunque a través de las ondas de dualidad se pueden considerar partículas, por lo que la calificación de sin partículas “incluye” sin ondas. Si una partícula cae desde el infinito, alcanza la velocidad de escape del agujero negro, en el horizonte de sucesos, de la velocidad de la luz. Esta partícula tendrá una temperatura infinita dentro del volumen considerado, de acuerdo con la ecuación que relaciona la velocidad de la partícula con la temperatura.
¿Continuará esta partícula acelerando una vez que pase el agujero negro y “superará” la velocidad de la luz, por su comprensión? Si. Sin embargo, como está dentro del horizonte de eventos, y no se puede observar desde afuera, por lo tanto, no ocurre ninguna paradoja. Entonces, las partículas que caen desde el infinito excederán la temperatura máxima de “temperatura infinita”. La ‘explicación’ de esta respuesta está fuera del alcance de mi respuesta.
Las partículas de baja velocidad dentro del horizonte de eventos tendrán temperatura de acuerdo con la temperatura matemática ‘normal’, y podrían ser incluso temperatura ambiente o congelación, pero no por mucho tiempo, ya que su órbita se descompondrá y la partícula ingresará al volumen de singularidad y cesará existir, tal como lo conocemos.
Las partículas que alcanzan la órbita alrededor de la singularidad no tendrán una órbita estable, y eventualmente entrarán en la singularidad. Leí que recientemente en Scientific American, no hay órbitas estables cerca o dentro de un agujero negro, debido a la torsión del espacio-tiempo, si el agujero negro tiene alguna rotación o carga neta. Agujeros negros neutros y que no giran, YMMV, supongo.
Entonces, ‘en’ un agujero negro la temperatura promediará extremadamente caliente, más allá de la comprensión humana, ya sea que el agujero negro sea pequeño o grande.
Ahora, al último volumen de ‘espacio’ dentro del horizonte de eventos de un agujero negro, la singularidad. He citado ‘espacio’ como dentro de la singularidad que la palabra intercambia significado con la palabra ‘tiempo’. Eso es lo que percibes como espacio-tiempo, ahora se ha convertido en tiempo-espacio. Este intercambio es más una interpretación matemática, débil en el mejor de los casos, en mi humilde opinión. ¿La palabra ‘temperatura’ tiene definición en esta ‘región’? No lo sé. No he leído sobre teoría en esta región, mientras que la teoría y las matemáticas de las singularidades es un área de interés para mí, mis otros intereses han ganado mi tiempo asignado.
