Se clicar nesta imagem, verá uma imagem ampliável da Via Láctea com 84 milhões de estrelas:

Mas as estrelas contribuem apenas com uma pequena fracção do total da entropia no Universo observável. Se é informação aleatória que quer, procure noutro lugar!

Primeiro: qual é exactamente o ‘Universo observável’?

Quanto mais se olha para o Universo, mais se olha para trás no tempo. Você não pode ver através do gás quente de 380.000 anos após o Big Bang. Essa ‘parede de fogo’ marca os limites do Universo observável.

Mas à medida que o Universo se expande, as estrelas antigas distantes e o gás que vemos se afastaram ainda mais, por isso já não são observáveis. Assim, o chamado ‘Universo observável’ é realmente o ‘antigo Universo observável’. Sua borda está a 46,5 bilhões de anos-luz de distância agora!

Isto é verdade mesmo que o Universo tenha apenas 13,8 bilhões de anos de idade. Um desafio padrão na compreensão da relatividade geral é descobrir como isto é possível, dado que nada pode mover-se mais rápido que a luz.

Qual é o número total de estrelas no Universo observável? As estimativas sobem à medida que os telescópios melhoram. Neste momento as pessoas pensam que há entre 100 e 400 bilhões de estrelas na Via Láctea. Eles pensam que há entre 170 bilhões e 2 trilhões de galáxias no Universo.

Em 2009, Chas Egan e Charles Lineweaver estimaram a entropia total de todas as estrelas no Universo observável em 1081 bits. Você deve pensar nelas como qubits: é a quantidade de informação para descrever o estado quântico de tudo em todas essas estrelas.

Mas a entropia do gás e poeira interestelar e intergaláctica é cerca de dez vezes mais a entropia das estrelas! É cerca de 1082 bits.

A entropia em todos os fotões do Universo é ainda mais! O Universo está cheio de radiação deixada pelo Big Bang. Os fotões no Universo observável que sobram do Big Bang têm uma entropia total de cerca de 1090 bits. É chamado de ‘radiação cósmica de fundo de microondas’.

Os neutrinos do Big Bang também carregam cerca de 1090 bits – um bit a menos do que os fotões. Os gravitões carregam muito menos, cerca de 1088 bits. Isso é porque eles se desligaram de outras matérias e radiação muito cedo, e têm esfriado desde então. Por outro lado, os fótons na radiação cósmica de fundo de microondas foram formados por aniquilação
pares elétron-positrons até cerca de 10 segundos após o Big Bang. Assim, espera-se que a radiação gravitacional seja mais fria que a radiação de fundo de microondas: cerca de 0,6 kelvin em comparação com 2,7 kelvin.

Buracos pretos têm imensamente mais entropia do que qualquer coisa listada até agora. Egan e Lineweaver estimam a entropia dos buracos negros de massa estelar no Universo observável em 1098 bits. Isto está ligado ao porquê dos buracos negros serem tão estáveis: a Segunda Lei diz que a entropia gosta de aumentar.

Mas a entropia dos buracos negros cresce quadraticamente com a massa! Assim, os buracos negros tendem a fundir-se e a formar buracos negros maiores – acabando por formar os buracos negros ‘supermassivos’ no centro da maioria das galáxias. Estes dominam a entropia do Universo observável: cerca de 10104 bits.

Hawking previu que os buracos negros lentamente irradiam a sua massa quando estão num ambiente suficientemente frio. Mas o Universo está muito quente para que os buracos negros supermassivos estejam perdendo massa agora. Em vez disso, eles crescem muito lentamente comendo o fundo cósmico do microondas, mesmo quando não estão comendo estrelas, gás e poeira.

Então, somente no futuro distante o Universo esfriará o suficiente para que grandes buracos negros comecem a se decompor lentamente através da radiação Hawking. A entropia continuará a aumentar… entrando principalmente em fotões e gravitões! Este processo demorará muito tempo. Assumindo que nada está caindo dentro dele e nenhum efeito desconhecido intervém, um buraco negro de massa solar leva cerca de 1067 anos para evaporar devido à radiação Hawking – enquanto um realmente grande, comparável à massa de uma galáxia, deve levar cerca de 1099 anos.

Se as nossas ideias mais populares sobre energia negra estiverem correctas, o Universo continuará a expandir-se exponencialmente. Graças a isto, haverá um horizonte de eventos cosmológicos em torno de cada observador, que irradiará radiação Hawking a uma temperatura de aproximadamente 10-30 kelvin.

Neste cenário o Universo, num futuro muito distante, será constituído principalmente por partículas sem massa produzidas como radiação Hawking a esta temperatura: fotões e gravitões. A entropia dentro da esfera exponencialmente crescente do espaço que é hoje o nosso ‘Universo observável’ continuará a aumentar exponencialmente… mas mais ao ponto, a densidade da entropia aproximar-se-á da de um gás de fotões e gravitões em equilíbrio térmico a 10-30 kelvin.

Obviamente, é bastante provável que surja alguma nova física, de agora em diante, que mude a história! Espero que sim: este seria um final bastante aborrecido para o Universo.

Para mais detalhes, vá aqui:

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

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