¿Cuántos átomos hay en el Universo y cómo se calculan?
El Universo contiene, una cantidad descomunal de materia y energía. Gran parte de esta materia está compuesta por átomos. O sea, las pequeñas partículas que constituyen los elementos químicos. Calcular la cantidad total de átomos que existen en el cosmos observable, ha sido siempre un reto para los científicos.
Sin embargo, utilizando observaciones astronómicas y modelos teóricos se han podido realizar estimaciones. Eso sí,, aunque con grandes incertidumbres, dan una idea de la abrumadora magnitud de átomos en nuestro universo.
Densidad de materia cósmica
La mayoría de los cálculos sobre la cantidad de átomos, parten de medir la densidad promedio de materia en el universo. Ésta se estima observando la radiación de fondo de microondas que llena el espacio, un remanente del Big Bang. También, midiendo la distribución a gran escala de galaxias observables con telescopios.
Combinando estas observaciones con modelos teóricos como el modelo cosmológico estándar, los científicos pueden inferir la densidad total de materia bariónica. Esta, está compuesta principalmente por átomos.
Volumen del universo observable
El siguiente paso, es determinar el volumen total que ocupa la materia observable. Sabemos que el universo se está expandiendo aceleradamente en todas las direcciones, a partir del Big Bang. Utilizando las mediciones de la velocidad de expansión, los cosmólogos han podido estimar el radio del universo observable. Aproximadamente, 46 mil millones de años luz en todas las direcciones.
Este enorme volumen de espacio contiene cientos de miles de millones de galaxias compuestas por billones de estrellas. Además de una cantidad aún mayor de planetas, asteroides, gas y polvo cósmico.
Número de átomos
Teniendo medidas de la densidad atómica promedio y, el volumen total, se puede calcular la masa de átomos en el universo observable. Considerando que la mayor parte está compuesta por hidrógeno y helio, simples cálculos estequiométricos permiten traducir esa masa a una cantidad de átomos individuales.
Los últimos estudios arrojan la cifra estimada, de 10 elevado a 80 átomos en total. Este número de 80 ceros después de la unidad apenas podemos comenzar a conceptualizarlo y da una idea de la gran cantidad de materia contenida en las vastas extensiones cósmicas.
Incertidumbres y limitaciones
Cálculos mas precisos sobre la cantidad de materia
Si bien estas cifras nos asombran, existen grandes incertidumbres en su precisión. Muchas de las suposiciones sobre la geometría del universo, su tasa de expansión o la cantidad de la esquiva materia oscura influyen mucho en el resultado final.
Dependiendo del modelo cosmológico utilizado, las estimaciones pueden variar en órdenes de magnitud. Por ello, es un campo de duro estudio tratar de acotar mejor la densidad de materia, y obtener medidas más precisas de las propiedades del universo observable.
Telescopios más poderosos y observaciones detalladas de las anisotropías de la radiación cósmica de fondo, pueden afinar los cálculos en las próximas décadas.
Materia más allá del universo observable
Otra gran interrogante es si el universo observable, representa toda la realidad cósmica o solo una fracción del mismo. Hay modelos teóricos, como la inflación eterna, que sugieren que el universo se expande indefinidamente más allá del límite de nuestro horizonte observable actual.
Si fuera ese el caso, la cantidad total de materia y átomos sería drásticamente mayor. Con un número verdaderamente infinito, repartido en una extensión ilimitada. Pero por ahora permanece como una posibilidad especulativa, sin comprobación directa.
Conclusión
A día de hoy, desconocemos el número exacto. Sin embargo, los científicos coinciden en que hay un número inconmensurablemente grande de átomos en el universo observable. Del orden de 10 elevado a 80. Este asombroso cálculo, se obtiene combinando mediciones de la densidad de materia y el volumen del cosmos visible actual.