Hvis du klikker på dette billede, får du et zoombart billede af Mælkevejen med 84 millioner stjerner:

Men stjernerne bidrager kun med en meget lille del af den samlede entropi i det observerbare univers. Hvis det er tilfældig information, du vil have, skal du kigge et andet sted!

For det første: Hvad er det ‘observerbare univers’ helt præcist?

Desto længere man kigger ud i universet, desto længere tilbage i tiden ser man. Man kan ikke se gennem den varme gas fra 380.000 år efter Big Bang. Denne ‘ildmur’ markerer grænserne for det observerbare univers.

Men efterhånden som universet udvider sig, er de fjerne gamle stjerner og den gas, vi ser, flyttet endnu længere væk, så de kan ikke længere observeres. Således er det såkaldte “observerbare univers” i virkeligheden det “tidligere observerbare univers”. Dets kant er nu 46,5 milliarder lysår væk!

Dette er sandt, selv om universet kun er 13,8 milliarder år gammelt. En standardudfordring i forståelsen af den generelle relativitetsteori er at finde ud af, hvordan dette er muligt, eftersom intet kan bevæge sig hurtigere end lyset.

Hvad er det samlede antal stjerner i det observerbare univers? Estimaterne stiger i takt med, at teleskoperne bliver bedre. Lige nu mener folk, at der er mellem 100 og 400 milliarder stjerner i Mælkevejen. De mener, at der er mellem 170 milliarder og 2 billioner galakser i universet.

I 2009 anslog Chas Egan og Charles Lineweaver den samlede entropi for alle stjernerne i det observerbare univers til 1081 bits. Du bør tænke på disse som qubits: Det er mængden af information til at beskrive kvantetilstanden af alting i alle disse stjerner.

Men entropien i interstellar og intergalaktisk gas og støv er omkring ti gange større end stjernernes entropi! Den er omkring 1082 bits.

Entropien i alle fotonerne i universet er endnu større! Universet er fuld af stråling, der er tilbage fra Big Bang. Fotonerne i det observerbare univers, der er tilbage fra Big Bang, har en samlet entropi på ca. 1090 bits. Det kaldes den “kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling”.

Nutrinoerne fra Big Bang har også omkring 1090 bits – en smule mindre end fotonerne. Gravitonerne bærer meget mindre, omkring 1088 bits. Det skyldes, at de afkoblede sig fra andet stof og stråling meget tidligt og har været afkølet lige siden. På den anden side blev fotonerne i den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling dannet ved annihilation af
elektron-positronpar indtil ca. 10 sekunder efter Big Bang. Derfor forventes gravitonstrålingen at være køligere end mikrobølgebaggrundsstrålingen: ca. 0,6 kelvin i forhold til 2,7 kelvin.

Sorte huller har enormt meget mere entropi end alt det, der er nævnt hidtil. Egan og Lineweaver anslår entropien for sorte huller med stjernemasse i det observerbare univers til 1098 bits. Dette hænger sammen med, hvorfor sorte huller er så stabile: Den anden lov siger, at entropien kan lide at stige.

Men entropien i sorte huller vokser kvadratisk med massen! Så sorte huller har en tendens til at smelte sammen og danne større sorte huller – i sidste ende danner de “supermassive” sorte huller i centrum af de fleste galakser. Disse dominerer entropien i det observerbare univers: ca. 10104 bits.

Hawking forudsagde, at sorte huller langsomt udstråler deres masse, når de befinder sig i et tilstrækkeligt koldt miljø. Men universet er alt for varmt til, at supermassive sorte huller kan miste masse nu. I stedet vokser de meget langsomt ved at spise den kosmiske mikrobølgebaggrund, selv når de ikke spiser stjerner, gas og støv.

Så først i den fjerne fremtid vil universet køle tilstrækkeligt ned til, at store sorte huller langsomt begynder at henfalde via Hawking-stråling. Entropien vil fortsætte med at stige … og vil hovedsageligt gå til fotoner og gravitoner! Denne proces vil tage meget lang tid. Hvis man antager, at der ikke falder noget ned i det, og at ingen ukendte effekter griber ind, tager det ca. 1067 år for et sort hul med solmassen at fordampe på grund af Hawking-stråling – mens et virkelig stort hul, der kan sammenlignes med en galakses masse, skulle tage ca. 1099 år.

Hvis vores nuværende mest populære ideer om mørk energi er korrekte, vil universet fortsætte med at udvide sig eksponentielt. Takket være dette vil der være en kosmologisk begivenhedshorisont omkring hver enkelt observatør, som vil udstråle Hawking-stråling ved en temperatur på ca. 10-30 kelvin.

I dette scenarie vil universet i den meget fjerne fremtid hovedsageligt bestå af masseløse partikler, der produceres som Hawking-stråling ved denne temperatur: fotoner og gravitoner. Entropien i den eksponentielt ekspanderende rumkugle, som i dag er vores “observerbare univers”, vil fortsætte med at stige eksponentielt … men mere præcist vil entropitætheden nærme sig entropitætheden i en gas af fotoner og gravitoner i termisk ligevægt ved 10-30 kelvin.

Det er selvfølgelig ret sandsynligt, at der vil dukke en ny fysik op mellem nu og da, som ændrer historien! Det håber jeg: det ville være en ret kedelig afslutning på universet.

For flere detaljer, gå her:

– Chas A. Egan og Charles H. Lineweaver, A larger estimate of the entropy of the universe, The Astrophysical Journal 710 (2010), 1825.

Læs også min side om information.