Αστέρες vs κόκκοι άμμου: ποιοι είναι περισσότεροι;

Ο αριθμός των αστέρων που υπάρχουν στο σύμπαν αγγίζει πραγματικά ένα αστρονομικό νούμερο! Αλλά ας ξεκινήσουμε από την αρχή το μέτρημα. Ένας τυπικός γαλαξίας μπορεί να περιέχει από 100 δισεκατομμύρια έως και 1 τρισεκατομμύριο αστέρες. Οι σκέψεις πίσω από το πώς μπορεί να εκτιμηθεί αυτό το αστρονομικό (κυριολεκτικά) νούμερο είναι σχετικά απλές.

Ένας τρόπος είναι να μετρηθεί η πυκνότητα των αστέρων, σε διάφορες περιοχές ενός γαλαξία, που δεν είναι ίδια σε όλο τον όγκο του. Στην συνέχεια επεκτείνοντας τους υπολογισμούς για όλο τον γαλαξία μπορούμε να έχουμε μία σχετική εκτίμηση του πλήθους των αστέρων. Άλλος τρόπος είναι να μετρηθεί η συνολική φωτεινότητα του γαλαξία και να διαιρεθεί με μία μέση τιμή φωτεινότητας ενός αστέρα, με σκοπό να βρεθούν πόσοι αστέρες θα πρέπει να απαρτίζουν τον εν λόγω γαλαξία για να έχει τη δεδομένη φωτεινότητα. Ή ακόμη, μπορεί να γίνει ο υπολογισμός της μάζας ολοκλήρου του γαλαξία, μέσω της μελέτης της περιστροφής του με τη βοήθεια της φασματοσκοπίας. Στη συνέχεια για να βρεθεί το πλήθος των αστέρων, η μάζα του γαλαξία θα πρέπει να διαιρεθεί με μία μέση τιμή μάζας ενός αστέρα, η οποία είναι κάτω από μία ηλιακή, καθώς οι νάνοι αστέρες είναι εξαιρετικά πιο άφθονοι απο τους γίγαντες αστέρες. Προφανώς οι προσεγγίσεις αυτές δεν είναι τέλειες διότι θα πρέπει να αναλογιστούμε πως οι γαλαξίες δεν αποτελούνται μονάχα από αστέρες, αλλά και από αέρια, σκόνη ή ακόμη και από στοιχεία που δεν είναι ορατά με το “μάτι” όπως η σκοτεινή ύλη.

Επίσης, η ικανότητα των οργάνων παρατηρήσης είναι περιορισμένη, διότι δεν είναι εύκολο να παρατηρήσουμε μακρινά και αμυδρά αντικείμενα, με αποτέλεσμα κάποια να μην έχουν ανιχνευθεί καν. Σήμερα όμως μπορούμε να γνωρίζουμε με εξαιρετική ακρίβεια πληροφορίες για ένα μέρος των αντικειμένων του δικού μας Γαλαξία, μέσω της διαστημικής αποστολής Gaia, η οποία έχει χαρτογραφήσει πάνω από ένα δισεκατομμύριο αντικείμενα και έχει σκοπό να φτιάξει το πληρέστερο τρισδιάστατο χάρτη του Γαλαξία μας (Εικόνα 1)! Αν η διαστημική αποστολή Gaia έχει ανιχνεύσει περίπου το 1% του αστρικού πληθυσμού του Γαλαξία μας, τότε εκτιμάται πως αυτός περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια αστέρες.

Παρόμοιες εκτιμήσεις δείχνουν πως το σύμπαν έχει όχι μόνο έναν γαλαξία, αλλά άλλους 10¹¹ με 10¹² γαλαξίες! Μα πώς εξηγείται αυτό το συμπέρασμα αφού οι γαλαξίες είναι ακόμα πιο μακρινά και αμυδρά αντικείμενα, που είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευτούν; Όλα ξεκίνησαν βέβαια χάρη στο περίφημο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble! Στα μέσα λοιπόν της δεκαετίας του 90 το τηλεσκόπιο Hubble είχε στραφεί σε ένα μικρό κομμάτι του ουρανού. Δεχόταν φως από εκείνη τη κατεύθυνση για 11 περίπου μέρες, με το χρόνο έκθεσης για κάθε μία από τις 800 φωτογραφίες να είναι 20 λεπτά, με σκοπό να ανιχνεύσει τα πιο αμυδρά και μακρινά αντικείμενα. Το αποτέλεσμα ήταν πραγματικά εντυπωσιακό και οι φωτογραφίες αυτές έγιναν γνωστές ως εικόνες “εξαιρετικά βαθέως πεδίου”(Hubble Ultra Deep Field). Με την ίδια λογική λοιπόν, αν σε αυτό μονάχα το μικρό κομμάτι του ουρανού (Εικόνα 2) μπορούμε να μετρήσουμε χιλιάδες γαλαξίες, πόσους γαλαξίες θα μπορούσαμε να δούμε σε όλο τον ουρανό;

Με έναν απλό πολλαπλασιασμό των αστέρων σε κάθε γαλαξία με τον συνολικό αριθμό των γαλαξιών συμπεραίνουμε πως τα αστέρια που υπάρχουν στο σύμπαν είναι πάνω από 10²² ή σε αναλυτική μορφή 10.000.000.000.000.000.000.000!

Τώρα ήρθε η ώρα για σύγκριση! Προφανώς και δεν είναι εφικτό να μετρήσουμε όλους τους κόκκους άμμου που υπάρχουν σε ολόκληρο τον πλανήτη Γη, αλλά μπορούμε να κάνουμε μόνοι μας έναν πρόχειρο υπολογισμό! Αν τοποθετήσουμε σε μήκος ενός εκατοστού κόκκους άμμου τον έναν πίσω από τον άλλο, θα μετρήσουμε περίπου (ανάλογα με το μέγεθος) 15-25 κόκκους. Έτσι, κρατώντας ένα μέσο όρο 20 κόκκων άμμου να χωράνε σε ένα εκατοστό, μπορούμε εύκολα να βρούμε πόσοι κόκκοι άμμου αντιστοιχούν σε όγκο ενός κυβικού εκατοστού. Αν κάνατε σωστά τους υπολογισμούς, τότε θα έπρεπε να βρείτε 8.000 κόκκους άμμους ανά κυβικό εκατοστό ή αλλιώς 8 δισεκατομμύρια κόκκοι ανά κυβικό μέτρο. Τώρα πρέπει να αναλογιστούμε περίπου πόσα κυβικά μέτρα παραλιών και ακτογραμμών έχει ο πλανήτης μας. Με μία γρήγορη αναζήτηση στο διαδίκτυο μπορείτε να εξακριβώσετε πως το συνολικό μήκος όλων των ακτογραμμών σε όλες τις ηπείρους του πλανήτη μας αγγίζουν τα 620 εκατομμύρια μέτρα. Αν θεωρήσουμε τώρα ένα μέσο όρο μήκους ακτογραμμής περίπου 50 μέτρων και 25 μέτρων βάθους θα πρέπει να καταλήξουμε στον όγκο των ακτογραμμών που είναι περίπου 775 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα. Πολλαπλασιάζοντας λοιπόν τους κόκκους άμμου ανά κυβικό μέτρο με τα κυβικά μέτρα ακτογραμμών στη Γη θα βρείτε με προσέγγιση πως υπάρχουν 6.200.000.000.000.000.000.000 ή 6.2 10²¹ κόκκοι άμμου πάνω στη Γη! Πολύ κοντά με τον αριθμό των αστέρων σε ολόκληρο το Σύμπαν!