Ne paslaptis, kad Visata yra nepaprastai plati vieta. Ir atsižvelgiant į didžiulį tos erdvės tūrį, galima būtų tikėtis, kad jame esančios medžiagos kiekis bus panašus.
Bet įdomu tai, kad pažvelgus į tą klausimą mažiausiomis skalėmis, skaičiai tampa labiausiai įkyrūs. Pavyzdžiui, manoma, kad mūsų stebimoje visatoje egzistuoja nuo 120 iki 300 sekstillionų (tai yra nuo 1,2 x 10²³ iki 3,0 x 10²³) žvaigždžių. Bet pažvelgus atidžiau, atominiu mastu, skaičiai dar labiau neįsivaizduojami.
Manoma, kad šiame lygyje yra 1078 iki 1082 atomai žinomoje, stebimoje visatoje. Profesoriaus žodžiais tariant, tai yra nuo dešimt kvadrilijonų vigintilionų iki vieno šimto tūkstančių kvadrilijonų vigintillionų atomų.
Ir vis dėlto šie skaičiai tiksliai neatspindi to, kiek visatos gali turėti namai. Kaip jau buvo minėta, šis įvertinimas atspindi tik stebimą visatą, kuri bet kuria kryptimi siekia 46 milijardus šviesos metų, ir remiasi tuo, kur kosmoso plėtimasis paėmė tolimiausius stebėtus objektus.
Nors Vokietijos superkompiuteris neseniai atliko modeliavimą ir apskaičiavo, kad stebėjimo diapazone yra apie 500 milijardų galaktikų, konservatyvesnis įvertinimas rodo, kad skaičius yra maždaug 300 milijardų. Kadangi žvaigždžių skaičius galaktikoje gali sudaryti iki 400 milijardų, tada bendras žvaigždžių skaičius gali būti maždaug 1,2 × 1023 - arba šiek tiek daugiau nei 100 sextillion.
Vidutiniškai kiekviena žvaigždė gali sverti apie 1035 gramų. Taigi bendra masė būtų apie 1058 gramų (tai yra 1,0 x 1052 metrinių tonų). Kadangi žinoma, kad kiekvienas materijos gramas turi apie 1024 protonai arba maždaug toks pat skaičius vandenilio atomų (kadangi vienas vandenilio atomas turi tik vieną protoną), tada bendras vandenilio atomų skaičius būtų maždaug 1086 - dar žinomas. šimtas tūkstančių kvadrilijonų vigintilių.
Šioje stebimoje visatoje šis daiktas yra tolygiai pasiskirstęs visoje erdvėje, bent jau tada, kai vidurkis yra didesnis nei 300 milijonų šviesmečių. Tačiau mažesnėse skalėse matoma, kad materija formuojasi į hierarchiškai organizuotos šviesos medžiagos, su kuria visi esame susipažinę, grupes.
Trumpai tariant, dauguma atomų yra sutelkti į žvaigždes, dauguma žvaigždžių yra sutelktos į galaktikas, dauguma galaktikų - į grupes, dauguma klasterių - į superklasterius ir, pagaliau, į didžiausio masto struktūras, tokias kaip Didžioji galaktikų siena (dar žinoma kaip „Sloan“ Didžioji siena). . Mažesniu mastu šiuos gumulėlius persmelkia dulkių dalelių debesys, dujų debesys, asteroidai ir kiti maži žvaigždžių medžiagų gumulėliai.
Stebimi Visatos dalykai taip pat plinta izotropiškai; tai reiškia, kad nė viena stebėjimo kryptis atrodo nesiskirianti nuo kitų, o kiekvienas dangaus regionas turi maždaug tą patį turinį. Visata taip pat maudoma labai izotropinės mikrobangų spinduliuotės bangoje, kuri atitinka maždaug 2,725 kelvinų šiluminę pusiausvyrą (šiek tiek virš absoliutaus nulio).
Hipotezė, kad didelio masto visata yra vienalytė ir izotropinė, yra žinoma kaip kosmologinis principas. Tai teigia, kad fiziniai įstatymai veikia vienodai visoje visatoje, todėl didelio masto struktūroje neturėtų atsirasti jokių pastebimų pažeidimų. Ši teorija buvo paremta astronominiais stebėjimais, kurie padėjo apibrėžti visatos struktūros raidą nuo pat pradžių, kai ją nustatė Didysis sprogimas.
Dabartinis mokslininkų sutarimas yra tas, kad didžioji materijos dalis buvo sukurta šiuo įvykiu ir kad Visatos plėtimasis į lygtį neįnešė naujos medžiagos. Greičiau manoma, kad tai, kas vyko pastaruosius 13,7 milijardo metų, buvo tiesiog iš pradžių sukurtų masių išplėtimas ar išsklaidymas. T. y., Per tą plėtrą nebuvo pridėta nė viena medžiaga, kurios pradžioje nebuvo.
Tačiau Einšteino masės ir energijos atitikmuo šią teoriją šiek tiek komplikuoja. Tai yra pasekmė, atsirandanti dėl ypatingo reliatyvumo, kai pridedant energiją daiktui, jo masė didėja palaipsniui. Tarp visų susiliejimų ir skilimų atomai reguliariai virsta dalelėmis į energijas ir vėl atgal.
Nepaisant to, stebimas dideliu mastu, bendras Visatos materijos tankis laikui bėgant išlieka tas pats. Manoma, kad dabartinis stebimos visatos tankis yra labai mažas - maždaug 9,9 × 10-30 gramų kubiniame centimetre. Atrodo, kad šią masės energiją sudaro 68,3% tamsiosios energijos, 26,8% tamsiosios medžiagos ir tik 4,9% paprastosios (šviesiosios) medžiagos. Taigi atomų tankis yra vieno vandenilio atomo tvarka kiekvienam keturių kubinių metrų tūriui.
Tamsiosios energijos ir tamsiosios medžiagos savybės iš esmės nežinomos, jos galėtų būti vienodai pasiskirstę arba suskirstyti į grupes kaip įprasta medžiaga. Tačiau manoma, kad tamsiosios materijos gravituoja kaip įprastos materijos, taigi veikia sulėtindamos Visatos plėtimąsi. Tamsi energija, priešingai, paspartina jos plėtimąsi.
Vėlgi, šis skaičius yra tik apytikslis įvertinimas. Kai naudojamasi vertinant bendrą Visatos masę, ji dažnai nesiekia to, ką prognozuoja kiti įverčiai. Galų gale tai, ką mes matome, yra tik mažesnė visumos dalis.
Gavome daugybę straipsnių, susijusių su materijos kiekiu visatoje, esančiame „Space Space“ žurnale, pvz., Kiek Visatoje galaktikų ir kiek žvaigždžių yra Paukščių Take?
NASA taip pat turi šiuos straipsnius apie visatą, pavyzdžiui, kiek yra galaktikų? ir šis straipsnis apie žvaigždes mūsų galaktikoje.
Mes taip pat turime podcast epizodus iš Astronomy Cast, apie galaktikas ir kintamas žvaigždes.
