lunes, 5 de octubre de 2009

El universo tiene más entropía de lo que se pensaba.


A pesar de lo que pueda parecer con todas esas estrellas que estallan, galaxias que chocan y agujeros negros, el universo es un lugar sorprendentemente ordenado. Los cálculos teóricos hace mucho que muestran que la entropía del universo, una medida de su desorden, no es más que una pequeña fracción de la cantidad máxima que podría llegar a tener. Un nuevo cálculo de la entropía, realizado por Chas Egan de la Universidad Nacional de Australia en Canberra y Charles Lineweaver de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sidney (Australia), mantiene este resultado general pero sugiere que el universo está más desordenado de lo que se pensaba y, por lo tanto, más cerca de su muerte térmica. Los resultados, remitidos al Astrophysical Journal, se publican en arXiv.

El análisis de los investigadores australianos indica que la entropía conjunta de todos los agujeros negros supermasivos [en la imagen] en los centros de las galaxias es alrededor de 100 veces mayor de lo que se había calculado anteriormente. Dado que los agujeros negros son los mayores contribuyentes a la entropía universal, el hallazgo sugiere que la entropía del universo es también del orden de 100 veces mayor que las estimaciones anteriores.

La entropía cuantifica el número de diferentes estados microscópicos que un sistema físico puede tener a la vez que parece el mismo macroscópicamente. Por ejemplo, una tortilla tiene más entropía que un huevo porque hay más formas en las que las moléculas de una tortilla se pueden disponer y la tortilla seguir siendo una tortilla.

Un agujero negro es el campeón de la entropía ya que hay una miríada de formas en las que se puede disponer microscópicamente la materia que ha caído en él, mientras que el agujero negro mantiene los mismos valores numéricos de sus propiedades observables: carga, masa y espín.

Los investigadores que habían calculado previamente la suma de la entropía de los agujeros negros habían asumido que, en promedio, cada galaxia alberga un agujero negro de 10 millones de masas solares en su centro. Con este supuesto, habían determinado que los agujeros negros supermasivos aportan una entropía de alrededor de 10102 julios/kelvin.

Por contra, Egan y Lineweaver se basaron en nuevos datos que incluían un rango más completo de las masas de los agujeros negros supermasivos en vez de usar simplemente una media. Encontraron que la entropía que aportaba una población pequeña de agujeros negros gigantescos, de 1.000 millones de masas solares, era mucho mayor.

El nuevo valor de Egan y Lineweaver para la entropía del universo (10104J/K) es todavía una milbillonésima (10-18) parte de la estimación de entropía máxima. En cualquier caso el nuevo valor indica que el universo está un poco más cerca de la muerte térmica de lo que se creía.

Este resultado, por otra parte, nos recuerda que aquí todavía hay un misterio que resolver. La entropía era relativamente pequeña en el universo primitivo (1088J/K), es mayor ahora (10104J/K), pero todavía está muy alejada del máximo (10122J/K). No existe una teoría física que explique por qué la entropía del universo es tan baja. Como dijo Sean Carroll (Caltech; EE.UU.): “El universo está mucho más ordenado de lo que tiene derecho a estar”.

Referencia:

Chas A. Egan, & Charles H. Lineweaver (2009). A Larger Estimate of the Entropy of the Universe Astrophysical Journal arXiv: 0909.3983v1