¿Por qué las superficies de los horizontes de eventos de los agujeros negros son tan frías?

Porque el agujero negro absorbe todo el calor. Si tiene algo caliente cerca de un agujero negro, todo el calor que emite el objeto será absorbido por el agujero negro.

La pregunta interesante no es por qué los agujeros negros son fríos, sino por qué no son infinitamente fríos. La mayoría de la gente sabe que Stephen Hawking es un físico famoso y brillante, pero la mayoría de la gente no puede explicar * por qué * es un físico tan brillante, y es realmente para señalar algo que parece ridículamente obvio una vez que lo piensas.

OKAY. Los agujeros negros absorben toda la energía y la materia que caen en él. Hawking señaló que si esto fuera literalmente cierto, entonces el agujero negro tendría una temperatura de cero absoluto. Esto causaría muchos problemas porque si tiene algo que es cero absoluto, podría usar un agujero negro para crear una máquina de movimiento perpetuo.

Lo que Hawking demostró entonces es que, dado que no se pueden tener máquinas de movimiento perpetuo, el agujero negro debe ser capaz de “filtrar” algo de energía que les da una temperatura muy, muy fría, pero no cero absoluto.

La declaración que está haciendo se refiere a la temperatura más fría posible en el horizonte del agujero negro, como lo atestigua alguien muy distante del agujero negro. Esta temperatura se conoce como la temperatura de Hawking y es una temperatura generada por la radiación mecánica cuántica para un agujero negro idealizado que vive aislado del resto del Universo.

En un agujero negro realista en un entorno astrofísico, los agujeros negros generalmente tienen atmósferas de plasmas calientes a su alrededor de los objetos que están absorbiendo. Estas atmósferas de agujeros negros suelen ser increíblemente calientes y la radiación de Stefan-Boltzmann significa que el medio ambiente no sería un lugar muy saludable para permanecer durante demasiado tiempo.

Parece correcto cuestionar por qué el horizonte de eventos de un agujero negro, siempre con fotones barridos por la gravedad (deformación del espacio-tiempo) y la radiación de halcón que está en el espectro infrarrojo, permanece a temperaturas extremadamente frías. Después de todo, los fotones quedan atrapados en el horizonte de eventos. Como Charles Gretton describió anteriormente, “un truco de mecánica cuántica” es la razón por la que uno podría sospechar que es la razón por la cual los agujeros negros están a temperaturas de nano-Kelvin en el horizonte.
Aquí está el libro de Hawking:
      
“… Sin embargo, una partícula real cerca de un cuerpo masivo tiene menos energía que si estuviera muy lejos, porque tomaría energía para levantarla lejos contra la atracción gravitacional del cuerpo. Normalmente, la energía de la partícula sigue siendo positiva , pero el campo gravitacional dentro de un agujero negro es tan fuerte que incluso una partícula real puede tener energía negativa allí. Por lo tanto, es posible, si hay un agujero negro, que la partícula virtual con energía negativa caiga en el agujero negro y se convierta una partícula o antipartícula real. En este caso ya no tiene que aniquilarse con su compañero. Su compañero abandonado también puede caer en el agujero negro. O, al tener energía positiva, también podría escapar de la vecindad del agujero negro como un partícula real o antipartícula “