Agujeros Negros: ¿De qué factores depende la longitud de onda de la radiación de Hawking?

La ecuación que determina la temperatura de radiación del cuerpo negro de un agujero negro es:

(de Wikipedia sobre la radiación de Hawking)

Entonces, la única propiedad del agujero negro que determina esta temperatura es la masa ([matemática] M [/ matemática]). Todos los demás parámetros en la fórmula son constantes.

Wikipedia continúa diciendo:

Un agujero negro de una masa solar tiene una temperatura de solo 60 nanokelvin (60 billonésimas de kelvin); de hecho, dicho agujero negro absorbería mucha más radiación cósmica de fondo de microondas de la que emite. Un agujero negro de [matemáticas] 4.5 \ multiplicado por 10 ^ {22} [/ matemáticas] kg (aproximadamente la masa de la Luna) estaría en equilibrio a 2.7 kelvin, absorbiendo tanta radiación como emite. Sin embargo, los agujeros negros primordiales más pequeños emitirían más de lo que absorben y, por lo tanto, perderían masa

Una vez que tiene la temperatura del agujero negro, el espectro de longitudes de onda emitidas sigue la ley de Planck (de Wikipedia sobre la radiación del cuerpo negro):

La ley de Planck establece que
dónde
I ( ν , T ) es la energía por unidad de tiempo (o la potencia) radiada por unidad de área de superficie emisora ​​en la dirección normal por unidad de ángulo sólido por unidad de frecuencia por un cuerpo negro a temperatura T ;

h es la constante de Planck;

c es la velocidad de la luz en el vacío;

k es la constante de Boltzmann;

ν es la frecuencia de la radiación electromagnética; y

T es la temperatura del cuerpo en grados Kelvin.

El pico de este espectro está en una longitud de onda dada por:

donde la constante, b , conocida como la constante de desplazamiento de Wien, es igual a [matemáticas] 2.8977721 (26) × 10 * {- 3} [/ matemáticas] K m

Más lejos:

La ley de Stefan-Boltzmann establece que la potencia emitida por unidad de área de la superficie de un cuerpo negro es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta:
dónde j * es la potencia total radiada por unidad de área, T es la temperatura absoluta y σ = [matemáticas] 5.67 \ veces 10 ^ {- 8} W m ^ {- 2} K ^ {- 4} [/ matemáticas] es la Constante de Stefan-Boltzmann.

Por lo tanto, la potencia emitida por un agujero negro será proporcional a [matemática] 1 / M ^ 4 [/ matemática]. Por lo tanto, los agujeros negros muy pequeños pueden emitir mucha energía en un corto período de tiempo, lo que hace que su masa disminuya y, por lo tanto, provoque que emitan aún más energía. Esto resulta en un pequeño agujero negro que se evapora explosivamente. Según el documento original de Hawking “¿Explosiones de agujeros negros?”:

Cerca del final de su vida, la tasa de emisión sería muy alta y aproximadamente [math] 10 ^ {30} [/ math] erg se liberaría en los últimos 0.1 s.

Esta potencia de salida del agujero negro microscópico en la última décima de segundo será aproximadamente 1/360 de la potencia de salida del sol en esa décima de segundo y será 5 millones de veces la potencia recibida por la tierra del sol, la mayoría de ese poder estará en rayos gamma de alta energía (¡más un chorro de otras partículas)!

De hecho, Hawking no se ha extendido, ni siquiera ha tocado el tema de lo que sucede cuando la luz cruza su propia velocidad. También cuando hablamos de dilatación del tiempo a la velocidad de la luz, qué sucede con la longitud de las partículas de luz (fotones). ¿Se vuelve negativo? Si es así, desafía la ley de la física del mundo tridimensional. Además, ¿qué pasa con el tiempo cuando se dilata con la velocidad de la luz? ¿Se vuelve lineal o permanece circular (coordenadas)? Si seguimos la teoría del agujero negro, el concepto de forma esféricamente trigonométrica (en términos de Hawking como observador) del universo cambia a medida que medimos cada coordenada en tres dimensiones. En cuanto a la fórmula de radiación, Hawking calcula la velocidad de la luz en el vacío.
C es la velocidad de la luz en el vacío. Pero, ¿por qué no puede haber una región o espacios “anti-luz” (no una región o espacios oscuros) como esa antimateria? Una zona más allá de Polaris en Ursa Minor es prácticamente invisible para cualquiera de nuestros instrumentos. No emite radiación, ni luz. Pero hay vida. Entonces, el problema con la teoría del agujero negro y con la radiación de Hawking es que habla en los límites del mundo tridimensional; luz, radiación, masa, materia y velocidad dentro de los límites humanos. Por ejemplo, si viviéramos en un mundo bidimensional, digamos, fotografía, habríamos imaginado un agujero negro de largo y ancho, pero seguramente no en profundidad. Un agujero negro no es posible en universos tridimensionales, siempre que tenga ciertas regiones “anti-luz”. En términos más simples, tienes que salir de la “luz” o ir a otro universo para observar esos agujeros negros.
***

La longitud de onda es proporcional al tamaño del horizonte de eventos y, en consecuencia, también a la masa del agujero negro. A medida que se evapora, el agujero negro se vuelve más pequeño y la longitud de onda se reduce (se vuelve más enérgica). Se estima que la evaporación total demorará aproximadamente 10 ^ 100 años (la cifra exacta es aproximada)

Te sugiero que vayas a YouTube y veas “Monsters of the Cosmos” de la Symphony of Science.
También sugiero que si puedes, mira el episodio 4 de “Cosmos: Una odisea del espacio-tiempo” que se emitió en marzo de 2014