Los agujeros negros ¿violan la segunda Ley de la Termodinámica?

La propiedad más conocida de los agujeros negros es la imposibilidad de que algo que haya caído en sus fauces, incluyendo la luz, pueda escapar. 

Pero, si nada puede escapar a tremendo monstruo, toda la información que se traga, ¿adónde va a parar? ¿No viola al menos, alguna ley de conservación? 

En un agujero negro, la materia no se crea ni se destruye, sino que sencillamente..... ¿DESAPARECE? 

Es más, parecería que existe una manera muy fácil de violar la segunda Ley de la Termodinámica: arrojando al agujero negro materia con gran cantidad de entropía, disminuiríamos la entropía existente de la materia fuera del agujero, consiguiendo así, disminuir a su vez, el desorden imperante en el Universo. 

Desde luego, podríamos decir que la entropía total, dentro y fuera del agujero negro permanece constante, pero dado que no podemos mirar dentro de él, no hay forma de saber cuánta entropía tiene la materia dentro del agujero negro. 

En la década de los '70, el por entonces joven estudiante de Princeton, Jacob Bekenstein sugirió que "el área del horizonte de sucesos era una medida de la entropía del agujero negro. Cuando materia portadora de entropía cae en un agujero negro, el área de su horizonte de sucesos aumenta, de tal modo que la suma de la entropía de la materia fuera de los agujeros negros y del área de los horizontes nunca disminuye." (pg 142, Historia del Tiempo) 

Dicha afirmación parecía evitar el problema de la violación de la segunda Ley de la Termodinámica, pero sin embargo contenía un error fatal: un agujero negro que tuviera entropía, también debería tener temperatura y un cuerpo con una temperatura particular debía emitir radiación. Por tanto, los agujeros negros para evitar violar la segunda ley, debían emitir radiación, pero por su propia definición, un agujero negro no podía emitir absolutamente nada. 

Los dichos de Bekenstein, irritaron tremendamente a Stephen Hawking ya que consideraba que el joven, había abusado de su descubrimiento acerca del aumento del área del horizonte de sucesos. Esta irritación motivó al reconocido físico a profundizar sus investigaciones acerca de los agujeros negros. 

Fue así que los físicos soviéticos Zeldovich y Starobinsky convencieron a Hawking que, "de acuerdo al principio de incertidumbre de la mecánica cuántica, los agujeros negros en rotación deberían crear y emitir partículas" (pg 143, Historia del Tiempo) y que incluso, según sus los propios cálculos de Hawking, los agujeros sin rotación también deberían crear partículas a un ritmo estacionario. 

Hawking supuso que algún cálculo estaba equivocado, pero cuanto más pensaba en ello más le parecía que seguía el camino correcto. 

Lo que definitivamente lo convence, es que los cálculos planteados indicaban que el espectro de las partículas que debería emitir un agujero negro era exactamente el mismo que debería emitir un cuerpo caliente para evitar violaciones a la segunda Ley de la Termodinámica.

Cálculos posteriores realizados por diversas personas, confirmaron las afirmaciones de Hawking, de que un agujero negro debe emitir partículas y radiación como si fuera un cuerpo caliente con una temperatura que sólo dependerá de la masa del agujero: cuanto mayor sea la masa, tanto menor la temperatura.

Años más tarde, Hawking anuncia sus resultados hoy conocidos como Radiación de Hawking, que se define como  radiación que se produce en el horizonte de sucesos de un agujero negro producida por efectos cuánticos, cuya expresión es:

donde T es la temperatura,  kB la constante de Boltzmann y el resto de las letras, constantes conocidas y amigas de la casa.

El "cómo es posible que un agujero negro parezca emitir partículas" y el "cómo parece que un agujero "crea" partículas", es muy largo de contar para este post, aunque está muy bien explicado por el mismo Hawking en su libro Historia del Tiempo, del cual obviamente he extraído todas las ideas principales de este post.