¿Cuántos átomos hay en el Universo?

¿Cuántos átomos hay en el Universo?

¿Es posible calcular cuantos átomos de hidrogeno hay en el universo?

A veces las cosas no son lo que parecen, tomemos por ejemplo los átomos, y  seguro ya han escuchado esta historia, constituyentes de la materia y hasta el siglo XX considerados como la unidad fundamental de la materia, los legos del universo. La educación trata de enseñarnos los diferentes modelos que se usaron para entenderlos, pero jamás responde una pregunta que seguro más de uno de nosotros hemos tenido:  ¿Cuantos átomos hay en el universo? 

Como todo en la física, y la mayoría de las cosas que involucran amor, la respuesta no es nada simple. Todo depende de algo que puede parecer completa y absolutamente ajeno a la pregunta: El tamaño del universo. Esto se debe a que no sabemos que si el universo es finito o infinito. Si el  universo es infinito, mala suerte, nos sería imposible calcular la cantidad de átomos en él.

Pero como somos jóvenes idealistas con tiempo libre, y una pregunta sin respuesta no hace un buen artículo, vamos a asumir que el universo es finito y que nuestro universo observable tiene 300 mil millones de galaxias** con 400 mil millones de estrellas cada una, tendremos un total de 1.2×10^23. Pero para simplificar los cálculos tomaremos el numero como 10^23 estrellas.

Poniéndoles un peso promedio de 10^35 gramos a cada estrella tendríamos una masa de 10^58 gramos***, y como cada gramo de materia tiene 10^24 protones, y sabiendo que cada átomo de hidrógeno tiene solo 1 protón, podemos estimar el total de átomos de hidrogeno en el  universo en 10^82. El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo, constituyendo casi el 75% de la materia bariónica, es decir la materia “común”.

Lo hermoso aquí es que los modelos teóricos predicen una cantidad mucho mayor de átomos, y esta es una de las razones para la propuesta de la materia oscura: un tipo de materia que no nos es posible detectar, aún, pero que podemos deducir su existencia en base sus efectos sobre la demás materia, de la misma manera que, a simple vista, no nos es posible ver un virus en nuestro cuerpo pero sí sentir los síntomas de la enfermedad.

Aunque si a alguien se le ocurre como detectar este tipo de materia, por favor pase a la oficina a recoger su Nobel de Física.

*    El universo observable se merece un artículo para si mismo por todo lo que implica para la física, pero para propósitos de nuestros cálculos lo vamos a definir como “las galaxias y la materia que pueden ser observadas desde la tierra porque la luz, y demás señales, han tenido el tiempo para llegar a la tierra desde el inicio de la expansión cosmológica”  N.B. Esto no significa que nuestra tecnología sea capaz de captar estas señales, si no que es posible que estas señales lleguen a la tierra. Para propósitos prácticos nuestro universo observable tiene un diámetro de 93 billones de años luz. 

**   Algunos modelos de los nuevos modelos calculan hasta 500 billones de galaxias.

*** Aquí hay que destacar que el peso es una medida de fuerza que causa sobre un cuerpo el campo gravitatorio, al haber diferentes cuerpos ejerciendo gravedad sobre el espacio el peso cambiaría según la posición relativa a la fuente que ejerce la gravedad; esto sucede incluso en la tierra donde hay anomalías gravitacionales. Por otro lado la masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo.

Link: Universe Today