Esta pregunta es una búsqueda de límites. Sigue una respuesta más larga, pero en resumen, contar estrellas es como hacer un pastel. No puedo decir cuántos granos individuales de flor hay en el pastel. Pero puedo, con gran precisión, decirte qué porcentaje del pastel está hecho de harina. Así es como cuentas las estrellas en el Universo, calculando el porcentaje del universo que son estrellas. La respuesta es mucho más pequeña de lo que piensas, tiene que ser menos del cuatro por ciento del universo porque el otro 96% ya es reclamado por cosas mucho más exóticas.
A medida que los números crecen, su significado comienza a volverse vago. Esta idea se ve mejor en la contabilidad de las mega corporaciones. Por ejemplo, ¿hay una diferencia notable entre mil millones de dólares, 1,000,000,000.00 y mil millones dos mil setenta y cinco dólares y nueve centavos, 1,000,002,075.09? Las corporaciones y el gobierno realmente no piensan eso, por lo que a menudo se omiten números pequeños, especialmente los cambios en los informes. Esto comienza a tener sentido cuando esos miles de millones se suman a billones. En algún momento, los números más pequeños simplemente no se registran como significativos, excepto en escala. Dos mil setenta y cinco dólares y nueve centavos no son significativos en diez entidades que se ocupan de billones de dólares. Sin embargo, distribuido entre cien millones de entidades que manejan alrededor de cien mil dólares, se convierte en una cifra mucho más importante.
Esta es la mentalidad que debes tomar cuando quieres contar grandes números de una manera significativa. Este es el primer límite que debemos considerar al intentar contar estrellas. Una diferencia de mil, y mucho menos un millón, no tiene sentido en las escalas de las que estamos hablando.
- ¿Es la materia oscura solo una cuestión de temperatura negativa?
- ¿Cuál es el agujero negro más grande conocido por la humanidad?
- ¿Existe un límite superior sobre cuánto puede expandirse el universo dada su masa finita?
- ¿Cuándo se oscurecerá completamente el universo?
- Si las galaxias se están acelerando en un universo en constante expansión, ¿cuáles son las leyes de la física involucradas en las colisiones de galaxias?
El siguiente límite es la unidad que vamos a usar. Las estrellas individuales tienen un rango de tamaño enorme y representan grandes diferencias en cuanto a su duración. Dado que el tamaño y la edad están muy relacionados en las estrellas, tenemos que considerar si el tamaño individual de una estrella y la vida útil de una estrella son importantes. ¿Una enana roja vale lo mismo que un gigante azul que tiene la misma masa que millones de enanas rojas? Además, ¿importa que, si bien las enanas rojas vivirán durante miles de millones de años, el gigante azul vivirá menos de un millón? Esto hace que el conteo individual sea difícil ya que las estrellas nacen y mueren rápidamente ya lo largo de escalas masivamente diferentes. La respuesta a esto es usar porcentajes. Podemos calcular con precisión los porcentajes de estrellas a través de grandes distancias, pero aún más importante podemos calcular con precisión los porcentajes de galaxias que están formadas por estrellas.
Ahora llegamos al último y tercer límite. ¿Cuán grande es el universo? Nadie lo sabe realmente. Solo podemos ver el borde del universo visible. Esto significa que tenemos que hacer un par de suposiciones. Grandes en eso. Primero, debemos suponer que el porcentaje de estrellas a otras formas de materia fuera del universo visible es el mismo que el porcentaje dentro del universo visible. En segundo lugar, debemos suponer que las reglas del universo son consistentes en ambos lados de la barrera del universo visible. Lo bueno es que el segundo límite ya ha establecido nuestra unidad y los porcentajes son excelentes para calcular cuándo sabemos las concentraciones sin conocer el tamaño del contenedor.
¿A qué nos lleva todo esto? Nos lleva a la fórmula para estimar la cantidad de estrellas en el Universo.
Comenzamos pequeños y trabajamos a lo grande. Como todos los cálculos científicos, esto se hace en proporciones. Basamos esto en nuestra mejor información disponible donde podemos hacer las mediciones más directas, y hacemos nuestro mejor esfuerzo para eliminar las conjeturas de nuestras ecuaciones, pero usamos dígitos significativos para evitar que tengamos respuestas más precisas que nuestros datos.
El resultado final es muy complicado aún y requiere un poco de matemática básica pero detallada. Para darle una idea aproximada de los desafíos, aquí hay algunos números importantes del cálculo que debe hacerse. El 99.85% del sistema solar es el sol, estimado. Alrededor del 5% de nuestra galaxia son estrellas … los cálculos están por todas partes y son muy difíciles, por lo que esta es una estimación muy aproximada. Los números cambian según el método que use para calcular la masa, el porcentaje de materia oscura, energía oscura, polvo, gas y el tamaño del agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de la galaxia. Entonces, al carecer de mejores datos, el cinco por ciento promedia la incertidumbre. No está bien, pero hace el trabajo. Ahora, dado que sabemos que aproximadamente el 4% del universo es materia normal y el 5% de la galaxia de la Vía Láctea son estrellas y aproximadamente el 0,001% es el SMBH, lo que significa que básicamente no es un factor, podemos comenzar a intentar romper El resto de la materia en la galaxia. Está a punto de ponerse muy teórico aquí. Ahora, el 96% del universo no es materia normal, hasta ahora, y dado que esas otras cosas están incluidas en nuestros cálculos, tenemos que averiguar qué porcentaje de la galaxia son esas otras cosas. Voy a usar una estimación mediana de lo que llega a aproximadamente el 40% de nuestra galaxia.
Los resultados para nuestra galaxia son los siguientes. 55% de gas, polvo, agujeros negros y otras cosas no calculadas, 40% de materia exótica y 5% de estrellas. Allí finalmente tenemos la proporción áurea que necesitábamos. Para nuestra galaxia, hay 5 partes de estrella por cada 60 partes de materia normal, alrededor del 8%. En base a esta proporción áurea, finalmente estamos listos para estimar la cantidad de estrellas en nuestro universo. El resultado se calcula tomando el 8% del 4%, lo que equivale a un 0,3%. Así es, aproximadamente un tercio de un por ciento de la materia del universo tiene la forma de una estrella. Alrededor del 74% del resto es hidrógeno, 24% helio y 1.6% todo lo demás. Hemos llegado a ese punto en el que una mayor precisión realmente no ayuda porque no cambiará tanto la respuesta. Las escalas se han vuelto tan grandes y los números tan grandes que los errores han comenzado a consumir cualquier intento de mayor precisión. Aun así, no creo que mi número sea correcto. Podría ser mucho más preciso utilizando mejores datos y no utilizando medianas de datos, debería haber promediado muchos tipos de galaxias juntas, no debería haber utilizado nuestra propia galaxia (porque es muy difícil recopilar información precisa sobre nuestra propia galaxia) , y no debería haber intentado hacer esto en el reverso de una servilleta.
La verdad del asunto es que el número no puede ser demasiado alto o demasiado bajo de todos modos. Obviamente, no puede ser inferior al 0% y ciertamente no puede ser más del 1% del universo. Entonces, .3% ± .5% es la respuesta a la pregunta, “¿Cómo podríamos estimar la cantidad de estrellas en el Universo?” Y el resto es la respuesta a su pregunta. Es complejo, es complicado, está lleno de conjeturas y confusiones para estar seguro. También es una pregunta muy importante, cuya respuesta tiene grandes implicaciones para la comprensión futura de la astronomía. Sin embargo, a partir de ahora, esta es la forma más fácil de realizar la tarea. Honestamente, no fue muy fácil llegar aquí.
Para aquellos curiosos, estos son los números que utilicé no mencionados explícitamente anteriormente.
Editar: Las unidades para lo siguiente están en masas solares.
Masa de estrellas en la Vía Láctea: 4.6 X 10 ^ 10
Masa de materia normal en la Vía Láctea: 8.5 X 10 ^ 11
Masa de materia exótica en la Vía Láctea: 2.0 X 10 ^ 12
Gracias por una pregunta interesante. No es tan fácil como contar el número de estrellas en un parche del cielo y multiplicar.
