Nu este un secret că universul este un loc extrem de vast. Și având în vedere volumul pur al spațiului respectiv, ne-am putea aștepta ca cantitatea de materie conținută în interior să fie la fel de impresionantă.
Dar destul de interesant, atunci când te uiți la această chestiune pe cea mai mică dintre scale, numerele devin cele mai neplăcute. De exemplu, se crede că între 120 și 300 de sextilioni (adică 1,2 x 10²³ până la 3,0 x 10²³) stele există în universul nostru observabil. Dar privind mai de aproape, la scara atomică, numerele devin și mai de neconceput.
La acest nivel, se estimează că există între 1078 la 1082 atomii din universul cunoscut, observabil. În termeni de profan, aceasta se întinde între zece cvadrilioni de vigoare și o sută de mii de cvadrilioni de atomi de vigintilie.
Și totuși, aceste numere nu reflectă cu exactitate cât de multă materie poate găzdui universul. După cum sa menționat deja, această estimare reprezintă doar universul observabil, care atinge 46 de miliarde de ani-lumină în orice direcție și se bazează pe locul în care expansiunea spațiului a luat cele mai îndepărtate obiecte observate.
În timp ce un supercomputer german a efectuat recent o simulare și a estimat că există aproximativ 500 de miliarde de galaxii în raza de observare, o estimare mai conservatoare plasează numărul la aproximativ 300 de miliarde. Deoarece numărul de stele dintr-o galaxie poate merge până la 400 de miliarde, atunci numărul total de stele poate fi foarte bine în jur de 1,2 × 1023 - sau puțin peste 100 de sextilioniști.
În medie, fiecare stea poate cântări aproximativ 1035 grame. Astfel, masa totală ar fi de aproximativ 1058 grame (adică 1,0 x 10)52 tone metrice). Deoarece se cunoaște că fiecare gram de materie are aproximativ 1024 protoni sau aproximativ același număr de atomi de hidrogen (deoarece un atom de hidrogen are un singur proton), atunci numărul total de atomi de hidrogen ar fi aproximativ 1086 - aka. o sută de mii de cvadrilioni de vigoare.
În acest univers observabil, această materie este răspândită omogen în spațiul, cel puțin atunci când este medie pe distanțe mai mari de 300 de milioane de ani-lumină. Cu toate acestea, la scări mai mici, materia se formează în grupurile de materii luminoase organizate ierarhic cu care suntem cu toții familiarizați.
Pe scurt, majoritatea atomilor sunt condensate în stele, majoritatea stelelor sunt condensate în galaxii, cele mai multe galaxii în ciorchini, majoritatea ciorchini în supercluzori și, în sfârșit, în structuri la scară mai mare precum Marele Zid al galaxiilor (de asemenea, Marele Zid Sloan) . La o scară mai mică, aceste aglomerații sunt pătrundute de nori de particule de praf, nori de gaz, asteroizi și alte mici grupe de materie stelară.
Materia observabilă a Universului este, de asemenea, răspândită izotrop; ceea ce înseamnă că nicio direcție de observare nu pare diferită de oricare alta și fiecare regiune a cerului are aproximativ același conținut. Universul este, de asemenea, scăldat într-un val de radiații cu microunde extrem de izotrope, care corespunde unui echilibru termic de aproximativ 2.725 de kelvin (chiar deasupra Absolute Zero).
Ipoteza conform căreia universul pe scară largă este omogenă și izotropă este cunoscută drept principiul cosmologic. Aceasta afirmă că legile fizice acționează uniform în tot universul și, prin urmare, nu ar trebui să producă nereguli observabile în structura pe scară largă. Această teorie a fost susținută de observații astronomice care au contribuit la graficul evoluției structurii universului de când a fost instituită inițial de Big Bang.
Consensul actual dintre oamenii de știință este că marea majoritate a materiei a fost creată în acest eveniment și că extinderea Universului de atunci nu a adăugat materie nouă ecuației. Mai degrabă, se crede că ceea ce a avut loc în ultimii 13,7 miliarde de ani a fost pur și simplu o expansiune sau o dispersie a maselor care au fost create inițial. Adică, în timpul acestei extinderi nu s-a adăugat nicio cantitate de materie care nu se găsea acolo la început.
Cu toate acestea, echivalența de masă și energie a lui Einstein prezintă o ușoară complicație la această teorie. Aceasta este o consecință care rezultă din Relativitatea specială, în care adăugarea de energie la un obiect își crește gradual masa. Între toate fuziunile și fisiunile, atomii sunt convertiți regulat din particule în energii și din nou.
Cu toate acestea, observată la scară largă, densitatea totală a materiei universului rămâne aceeași în timp. Densitatea actuală a universului observabil este estimată a fi foarte scăzută - aproximativ 9,9 × 10-30 grame pe centimetru cub. Această energie de masă pare a consta din 68,3% energie întunecată, 26,8% materie întunecată și doar 4,9% materie obișnuită (luminoasă). Astfel, densitatea atomilor este de ordinul unui singur atom de hidrogen pentru fiecare patru metri cubi de volum.
Proprietățile energiei întunecate și ale materiei întunecate sunt în mare parte necunoscute și ar putea fi distribuite sau organizate uniform în grupe ca materia normală. Cu toate acestea, se crede că materia întunecată gravitează așa cum o face materia obișnuită și, astfel, acționează pentru a încetini extinderea Universului. În schimb, energia întunecată își accelerează expansiunea.
Încă o dată, acest număr este doar o estimare brută. Atunci când este utilizat pentru a estima masa totală a Universului, acesta este adesea scurt de ceea ce prevăd alte estimări. Și până la urmă, ceea ce vedem este doar o fracțiune mai mică din întreg.
Avem multe articole care au legătură cu cantitatea de materie din Univers aici în Space Magazine, cum ar fi Câte galaxii în Univers și Câte stele sunt pe Calea Lactee?
NASA are, de asemenea, următoarele articole despre univers, cum ar fi Câte galaxii există? și acest articol despre Stelele din galaxia noastră.
Avem, de asemenea, episoade de podcast din Astronomy Cast pe tema Galaxies and Stars Variable.
