Toda la materia del universo, sin importar cu\u00e1n grande, peque\u00f1a, joven o vieja, est\u00e1 formada por \u00e1tomos. Cada uno de estos bloques de construcci\u00f3n consta de un n\u00facleo cargado positivamente, formado por protones y neutrones, y electrones en \u00f3rbita cargados negativamente. La cantidad de protones, neutrones y electrones que tiene un \u00e1tomo determina a qu\u00e9 elemento pertenece en la tabla peri\u00f3dica e influye en c\u00f3mo reacciona con otros \u00e1tomos a su alrededor. Todo lo que ves a tu alrededor es solo una configuraci\u00f3n de diferentes \u00e1tomos que interact\u00faan entre s\u00ed de formas \u00fanicas. Entonces, si todo est\u00e1 hecho de \u00e1tomos, \u00bfsabemos cu\u00e1ntos \u00e1tomos hay en el universo?<\/p>\n\n\n\n
Para empezar “peque\u00f1o”, hay alrededor de 7 octillones, o 7×10^27 (7 seguido de 27 ceros), \u00e1tomos en un cuerpo humano promedio, seg\u00fan The Guardian<\/a>. Dada esta vasta suma de \u00e1tomos en una sola persona, podr\u00eda pensar que ser\u00eda imposible determinar cu\u00e1ntos \u00e1tomos hay en todo el universo. Y tendr\u00edas raz\u00f3n: debido a que no tenemos idea de cu\u00e1n grande es realmente todo el universo, no podemos averiguar cu\u00e1ntos \u00e1tomos hay dentro de \u00e9l. Sin embargo, es posible calcular aproximadamente cu\u00e1ntos \u00e1tomos hay en el universo observable, la parte del universo que podemos ver y estudiar, utilizando algunas suposiciones cosmol\u00f3gicas y un poco de matem\u00e1ticas.<\/p>\n\n\n\n El universo observable Pero saber qu\u00e9 tan grande es el universo observable no nos dice todo lo que sabemos sobre cu\u00e1ntos \u00e1tomos hay en \u00e9l. Tambi\u00e9n necesitamos saber cu\u00e1nta materia o cosas contiene.<\/p>\n\n\n\n Supuestos c\u00f3smicos Seg\u00fan la famosa ecuaci\u00f3n E=mc^2 de Einstein, la energ\u00eda y la masa, o materia, son intercambiables, por lo que es posible que la materia se cree o se transforme en energ\u00eda. Pero en la escala c\u00f3smica del universo, podemos asumir que la cantidad de materia creada y no creada se cancela entre s\u00ed. Esto significa que la materia es finita, por lo que hay el mismo n\u00famero de \u00e1tomos en el universo observable que siempre ha habido, seg\u00fan Scientific American. Esto es importante porque nuestra imagen del universo observable no es una sola instant\u00e1nea en el tiempo.<\/p>\n\n\n\n Seg\u00fan nuestras observaciones del universo conocido, las leyes f\u00edsicas que lo gobiernan son las mismas en todas partes. Combinado con la suposici\u00f3n de que la expansi\u00f3n del universo es constante, esto significa que, a gran escala, la materia se distribuye uniformemente por todo el cosmos, un concepto conocido como principio cosmol\u00f3gico. En otras palabras, no hay regiones del universo que tengan m\u00e1s materia que otras. Esta idea permite a los cient\u00edficos estimar con precisi\u00f3n la cantidad de estrellas y galaxias en el universo observable, lo cual es \u00fatil porque la mayor\u00eda de los \u00e1tomos se encuentran dentro de las estrellas.<\/p>\n\n\n\n Simplificando la ecuaci\u00f3n Primero, debemos asumir que todos los \u00e1tomos est\u00e1n contenidos dentro de las estrellas, aunque no lo est\u00e9n. Desafortunadamente, tenemos una idea mucho menos precisa de cu\u00e1ntos planetas, lunas y rocas espaciales hay en el universo observable en comparaci\u00f3n con las estrellas, lo que significa que es m\u00e1s dif\u00edcil agregarlos a la ecuaci\u00f3n. Pero debido a que la gran mayor\u00eda de los \u00e1tomos del universo est\u00e1n contenidos dentro de las estrellas, podemos obtener una buena aproximaci\u00f3n del n\u00famero de \u00e1tomos en el universo calculando cu\u00e1ntos \u00e1tomos hay en las estrellas e ignorando todo lo dem\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n En segundo lugar, debemos asumir que todos los \u00e1tomos del universo son \u00e1tomos de hidr\u00f3geno, aunque no lo sean. Los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno representan alrededor del 90% del total de \u00e1tomos en el universo, seg\u00fan el Laboratorio Nacional de Los Alamos, y un porcentaje a\u00fan mayor de los \u00e1tomos en las estrellas, en lo que nos estamos enfocando. Como ver\u00e1 en breve, tambi\u00e9n simplifica mucho los c\u00e1lculos.<\/p>\n\n\n\n Haciendo las matem\u00e1ticas En promedio, una estrella pesa alrededor de 2.2×10^32 libras (10^32 kilogramos), seg\u00fan Science ABC, lo que significa que la masa del universo es de alrededor de 2.2×10^55 libras (10^55 kilogramos). Ahora que conocemos la masa o la cantidad de materia, necesitamos ver cu\u00e1ntos \u00e1tomos caben en ella. En promedio, cada gramo de materia tiene alrededor de 10^24 protones, seg\u00fan Fermilab, un laboratorio nacional de f\u00edsica de part\u00edculas en Illinois. Eso significa que es el mismo que el n\u00famero de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno, porque cada \u00e1tomo de hidr\u00f3geno tiene solo un prot\u00f3n (de ah\u00ed que hicimos la suposici\u00f3n anterior sobre los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno).<\/p>\n\n\n\n Esto nos da 10 ^ 82 \u00e1tomos en el universo observable. Para poner eso en contexto, eso es 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 de \u00e1tomos. Este n\u00famero es solo una suposici\u00f3n aproximada, basada en una serie de aproximaciones y suposiciones. Pero dada nuestra comprensi\u00f3n actual del universo observable, es poco probable que est\u00e9 demasiado lejos de la realidad.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El universo fue creado durante el Big Bang hace 13,8 mil millones de a\u00f1os. Cuando explot\u00f3 y comenz\u00f3 a existir, desde un \u00fanico punto de masa y temperatura infinitas, el universo comenz\u00f3 a expandirse hacia afuera y no se ha detenido desde entonces. Debido a que el universo tiene 13.8 mil millones de a\u00f1os y el universo observable se extiende tan lejos de nosotros como la luz puede viajar en el tiempo desde que naci\u00f3, se podr\u00eda suponer que el universo observable se extiende solo 13.8 mil millones de a\u00f1os luz en todas las direcciones. Pero debido a que el universo se expande constantemente, este no es el caso. Cuando observamos una galaxia o estrella distante, lo que realmente estamos viendo es d\u00f3nde estaba cuando emiti\u00f3 la luz por primera vez. Pero cuando la luz nos alcanza, la galaxia o estrella est\u00e1 mucho m\u00e1s lejos de lo que estaba cuando la vimos. Utilizando la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo de microondas, podemos calcular qu\u00e9 tan r\u00e1pido se est\u00e1 expandiendo el universo, y debido a que esa tasa es constante, que es la mejor suposici\u00f3n de los cient\u00edficos actualmente (aunque algunos cient\u00edficos piensan que puede estar disminuyendo), eso significa que el universo observable en realidad se extiende a 46 mil millones de a\u00f1os luz en todas las direcciones, seg\u00fan el sitio hermano de Live Science, Space.com<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Sin embargo, la materia no es lo \u00fanico en el universo. De hecho, representa solo alrededor del 5% del universo, seg\u00fan la NASA. El resto consiste en energ\u00eda oscura y materia oscura, pero como no est\u00e1n formados por \u00e1tomos, no tenemos que preocuparnos por ellos para este misterio.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Conocer el tama\u00f1o del universo observable y que la materia est\u00e1 distribuida por igual y finitamente hace que sea mucho m\u00e1s f\u00e1cil calcular el n\u00famero de \u00e1tomos. Sin embargo, hay algunas suposiciones m\u00e1s que debemos hacer antes de utilizar la calculadora.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Ahora, finalmente es el momento de hacer los c\u00e1lculos. Para calcular el n\u00famero de \u00e1tomos en el universo observable, necesitamos conocer su masa, lo que significa que tenemos que averiguar cu\u00e1ntas estrellas hay. Hay alrededor de 10^11 a 10^12 galaxias en el universo observable, y cada galaxia contiene entre 10^11 y 10^12 estrellas, seg\u00fan la Agencia Espacial Europea. Esto nos da entre 10^22 y 10^24 estrellas. A los efectos de este c\u00e1lculo, podemos decir que hay 10^23 estrellas en el universo observable. Por supuesto, esta es solo una mejor suposici\u00f3n; las galaxias pueden variar en tama\u00f1o y n\u00famero de estrellas, pero como no podemos contarlas individualmente, esto tendr\u00e1 que ser suficiente por ahora.<\/p>\n\n\n\n