ليس سرا أن الكون مكان واسع للغاية. وبالنظر إلى الحجم الهائل لتلك المساحة ، يمكن للمرء أن يتوقع أن كمية المادة الموجودة في الداخل ستكون مثيرة للإعجاب بالمثل.
ولكن من المثير للاهتمام بما فيه الكفاية ، أنه عندما تنظر إلى هذه المسألة على أصغر المقاييس ، تصبح الأرقام أكثر محيرة للعقل. على سبيل المثال ، يُعتقد أن ما بين 120 إلى 300 sextillion (أي 1.2 × 10²³ إلى 3.0 × 10²³) توجد نجوم داخل كوننا المرئي. ولكن بالنظر عن كثب ، على المستوى الذري ، تصبح الأرقام أكثر من غير المتصور.
على هذا المستوى ، يقدر أن هناك ما بين 1078 إلى 1082 ذرات في الكون المعروف والملاحظ. بعبارات المواطن العادي ، يصل ذلك إلى ما بين عشرة كوادريليون فيجنتليون ومائة ألف كوادريليون فيجنتليون ذرات.
ومع ذلك ، فإن هذه الأرقام لا تعكس بدقة مقدار المادة التي قد يحتويها الكون حقًا. كما ذكرنا من قبل ، فإن هذا التقدير لا يمثل إلا الكون المرئي الذي يصل إلى 46 مليار سنة ضوئية في أي اتجاه ، ويستند إلى المكان الذي أخذ فيه توسع الفضاء أكثر الأجسام التي تمت ملاحظتها.
في حين أن الحاسوب العملاق الألماني أجرى مؤخرًا محاكاة ويقدر أن حوالي 500 مليار مجرة موجودة ضمن نطاق المراقبة ، فإن تقديرًا أكثر تحفظًا يضع العدد عند حوالي 300 مليار. نظرًا لأن عدد النجوم في المجرة يمكن أن يصل إلى 400 مليار ، فقد يكون العدد الإجمالي للنجوم حوالي 1.2 × 1023 - أو ما يزيد قليلاً عن 100 sextillion.
في المتوسط ، يمكن لكل نجم أن يزن حوالي 1035 جرامات. وبالتالي ، سيكون إجمالي الكتلة حوالي 1058 جرام (هذا 1.0 × 1052 طن متري). نظرًا لأنه من المعروف أن كل جرام من المادة يحتوي على حوالي 1024 البروتونات ، أو نفس العدد تقريبًا من ذرات الهيدروجين (نظرًا لأن ذرة هيدروجين واحدة تحتوي على بروتون واحد فقط) ، فإن العدد الإجمالي لذرات الهيدروجين سيكون تقريبًا 1086 - الملقب ب. مائة ألف كوادريليون فيجينتيليون.
في هذا الكون المرئي ، تنتشر هذه المادة بشكل متجانس عبر الفضاء ، على الأقل عندما يتم حسابها على مسافات أطول من 300 مليون سنة ضوئية. ومع ذلك ، على المقاييس الأصغر ، يُلاحظ أن المادة تتشكل في مجموعات من المواد المضيئة ذات التنظيم الهرمي التي نعرفها جميعًا.
باختصار ، يتم تكثيف معظم الذرات إلى نجوم ، ومعظم النجوم تتكثف في المجرات ، ومعظم المجرات إلى عناقيد ، ومعظم العناقيد إلى عناقيد فائقة ، وأخيرًا إلى أكبر الهياكل مثل سور الصين العظيم للمجرات (الملقب بجدار سلون العظيم) . على نطاق أصغر ، تتخلل هذه الكتل السحب من جزيئات الغبار ، وسحب الغاز ، والكويكبات ، وكتل صغيرة أخرى من المواد النجمية.
كما تنتشر مادة الكون التي يمكن ملاحظتها بشكل متناحي ؛ مما يعني أنه لا يوجد اتجاه للملاحظة يبدو مختلفًا عن أي منطقة أخرى وأن كل منطقة من السماء لها نفس المحتوى تقريبًا. الكون أيضًا مغمورًا في موجة من إشعاع الميكروويف عالي التساوي الذي يتوافق مع توازن حراري يبلغ 2.725 كلفن تقريبًا (فوق Absolute Zero مباشرة).
الفرضية القائلة بأن الكون واسع النطاق متجانس ويعرف متناحي باسم المبدأ الكوني. وينص هذا على أن القوانين الفيزيائية تعمل بشكل موحد في جميع أنحاء الكون ، وبالتالي ، لا ينبغي أن تنتج أي مخالفات يمكن ملاحظتها في البنية واسعة النطاق. تم دعم هذه النظرية من خلال الملاحظات الفلكية التي ساعدت على رسم تطور هيكل الكون منذ أن تم وضعه في البداية من قبل الانفجار الكبير.
الإجماع الحالي بين العلماء هو أن الغالبية العظمى من المادة تم إنشاؤها في هذا الحدث ، وأن توسع الكون منذ ذلك الحين لم يضيف مادة جديدة إلى المعادلة. بدلا من ذلك ، يعتقد أن ما كان يحدث منذ 13.7 مليار سنة الماضية كان ببساطة توسعًا أو تشتتًا للجماهير التي تم إنشاؤها في البداية. أي أنه لم تتم إضافة أي كمية من المواد التي لم تكن موجودة في البداية أثناء هذا التوسع.
ومع ذلك ، فإن معادلة أينشتاين للكتلة والطاقة تقدم تعقيدًا طفيفًا لهذه النظرية. هذه نتيجة ناشئة عن النسبية الخاصة ، حيث تزيد إضافة الطاقة إلى الجسم من كتلته بشكل متزايد. بين جميع عمليات الاندماج والانشطار ، يتم تحويل الذرات بانتظام من الجسيمات إلى الطاقات والعودة مرة أخرى.
ومع ذلك ، على نطاق واسع ، تبقى كثافة المادة الكلية للكون كما هي بمرور الوقت. تشير التقديرات إلى أن الكثافة الحالية للكون المرئي منخفضة جدًا - حوالي 9.9 × 10-30 غرام لكل سنتيمتر مكعب. يبدو أن طاقة الكتلة هذه تتكون من 68.3٪ من الطاقة المظلمة و 26.8٪ من المادة المظلمة و 4.9٪ فقط من المواد العادية (المضيئة). وبالتالي فإن كثافة الذرات تكون بترتيب ذرة هيدروجين واحدة لكل أربعة متر مكعب من الحجم.
إن خصائص الطاقة المظلمة والمادة المظلمة غير معروفة إلى حد كبير ، ويمكن توزيعها أو تنظيمها بشكل موحد في كتل مثل المادة العادية. ومع ذلك ، يُعتقد أن المادة المظلمة تنجذب مثل المادة العادية ، وبالتالي تعمل على إبطاء تمدد الكون. على النقيض من ذلك ، تسرع الطاقة المظلمة توسعها.
مرة أخرى ، هذا الرقم مجرد تقدير تقريبي. عند استخدامه لتقدير الكتلة الإجمالية للكون ، فإنه غالبًا ما يكون أقل مما تتوقعه التقديرات الأخرى. وفي النهاية ، ما نراه هو مجرد جزء أصغر من الكل.
لدينا العديد من المقالات التي تتعلق بحجم المادة في الكون هنا في مجلة الفضاء ، مثل عدد المجرات في الكون ، وكم عدد النجوم في درب التبانة؟
لدى وكالة ناسا أيضًا المقالات التالية عن الكون ، مثل عدد المجرات الموجودة؟ وهذه المقالة عن النجوم في مجرتنا.
لدينا أيضًا حلقات بودكاست من فريق علم الفلك حول موضوع المجرات والنجوم المتغيرة.
