זה לא סוד שהיקום הוא מקום עצום במיוחד. ובהתחשב בנפח העצום של החלל ההוא, ניתן היה לצפות כי כמות החומר הכלול בתוכו תהיה מרשימה באותה מידה.
אבל באופן מעניין, זה כשמסתכלים על העניין הזה בקטן ביותר של המאזניים, המספרים הופכים להיות המומים ביותר. לדוגמה, ההערכה היא כי בין 120 ל -300 סרקסטיליון (כלומר 1.2 x 10²³ עד 3.0 x 10²³) כוכבים קיימים ביקום הנצפה שלנו. אולם בהתבוננות מקרוב יותר, בסולם האטומי, המספרים נעשים עוד יותר בלתי נתפסים.
ברמה זו מעריכים כי ישנם בין 1078 עד 1082 אטומים ביקום הידוע, הנצפה. במונחים של הדיוט, זה מסתכם בין עשרה ורידיון וינטיליון למאה אלף ארבע מיליארד אטמים.
ובכל זאת, המספרים הללו אינם משקפים במדויק כמה חומר היקום יכול להכיל באמת. כפי שכבר נאמר, אומדן זה מהווה רק את היקום הנצפה המגיע ל 46 מיליארד שנות אור לכל כיוון, והוא מבוסס על מקום בו הרחבת החלל תפסה את העצמים הרחוקים ביותר שנצפו.
בעוד מחשב-על גרמני ניהל לאחרונה הדמיה והעריך שכ -500 מיליארד גלקסיות קיימות בטווח התבוננות, הערכה שמרנית יותר מציבה את המספר סביב 300 מיליארד. מכיוון שמספר הכוכבים בגלקסיה יכול לרוץ עד 400 מיליארד, אז ייתכן שמספר הכוכבים יכול להיות בסביבות 1.2 × 1023 - או קצת יותר מ 100 - sextillion.
בממוצע, כל כוכב יכול לשקול כ -1035 גרם. לפיכך, המסה הכוללת תהיה בערך 1058 גרם (זה 1.0 על 1052 טון מטרי). מכיוון שלכל גרם חומר ידוע כ- 1024 פרוטונים, או בערך אותו מספר אטומי מימן (מכיוון שלאטום מימן אחד יש רק פרוטון אחד), אז המספר הכולל של אטומי מימן יהיה בערך 1086 - aka. מאה אלף רבע מאות מיליונים.
בתוך היקום הנצפה הזה, חומר זה מתפשט באופן הומוגני בחלל, לפחות כאשר ממוצעים על פני מרחקים ארוכים יותר מ -300 מיליון שנות אור. לעומת זאת, בסקאלות קטנות יותר נראה שהחומר מתגבש לכדי גושי חומר מאורגן היררכי שכולנו מכירים.
בקיצור, מרבית האטומים מעובדים לכוכבים, רוב הכוכבים מתעבים לגלקסיות, רוב הגלקסיות לאשכולות, רוב האשכולות למקבצי-על ולבסוף, למבנים בקנה מידה הגדול ביותר כמו חומת הגלקסיות הגדולה (המכונה גם הכותל הסלאני הגדול) . בקנה מידה קטן יותר, גושים אלה מחלחלים על ידי ענני חלקיקי אבק, ענני גז, אסטרואידים ושאר גושים קטנים של חומר מהממים.
החומר הניתן לצפייה ביקום מתפשט גם הוא איזוטרופית; כלומר, שום כיוון תצפית לא נראה שונה מכל אחד אחר ולכל אזור בשמיים יש בערך אותו תוכן. היקום טובל גם בגל של קרינת מיקרוגל איזוטרופית מאוד המתאימה לשיווי משקל תרמי של בערך 2.725 קלווין (מעט מעל אפס מוחלט).
ההשערה לפיה היקום בקנה מידה גדול הומוגני ואיזוטרופי ידוע כעיקרון הקוסמולוגי. זה קובע כי חוקים פיסיקליים פועלים באופן אחיד בכל היקום ולכן, עליהם לייצר שום חריגות ניתנת לצפייה במבנה הגדול. תיאוריה זו גובתה על ידי תצפיות אסטרונומיות שעזרו לתאר את התפתחות מבנה היקום מאז שהונחה בתחילה על ידי המפץ הגדול.
הקונצנזוס הנוכחי בקרב המדענים הוא שהרוב המכריע של החומר נוצר באירוע זה, וכי התפשטות היקום מאז לא הוסיפה חומר חדש למשוואה. במקום זאת, מאמינים כי מה שמתרחש במהלך 13.7 מיליארד השנים האחרונות פשוט היה התרחבות או פיזור של ההמונים שנוצרו בתחילה. כלומר, שום כמות של חומר שלא הייתה שם בהתחלה לא התווספה במהלך הרחבה זו.
עם זאת, השקילות של אינשטיין במסה ובאנרגיה מציגה סיבוך קל לתאוריה זו. זו תוצאה הנובעת מהיחסות המיוחדת, בה הוספת אנרגיה לאובייקט מגדילה את המסה שלו באופן מצטבר. בין כל המיזוגים והפיזומים, אטומים מומרים באופן קבוע מחלקיקים לאנרגיות ובחזרה.
עם זאת, נצפה בקנה מידה גדול, צפיפות החומר הכוללת של היקום נשארת זהה לאורך זמן. הצפיפות הנוכחית של היקום הנצפה מוערכת כי היא נמוכה מאוד - בערך 9.9 × 10-30 גרם לסנטימטר מעוקב. נראה כי אנרגיה המונית זו מורכבת מ 68.3% אנרגיה כהה, 26.8% חומר אפל ורק 4.9% חומר רגיל (זוהר). לפיכך צפיפות האטומים היא בסדר גודל של אטום מימן יחיד לכל ארבעה מטרים מעוקבים.
המאפיינים של אנרגיה כהה וחומר אפל אינם ידועים ברובם ויכולים להיות מופצים באופן אחיד או מסודרים בגושים כמו חומר רגיל. עם זאת, מאמינים כי חומר אפל מכביד כפי שעושה חומר רגיל, וכך פועל להאטת התפשטות היקום. לעומת זאת, האנרגיה הכהה מאיצה את התפשטותה.
שוב, המספר הזה הוא רק הערכה גסה. כאשר משתמשים בו כדי להעריך את המסה הכוללת של היקום, זה לא נופל לעתים קרובות ממה שמעריכים אחרים. ובסופו של דבר, מה שאנחנו רואים הוא רק חלק קטן יותר של השלם.
יש לנו מאמרים רבים שקשורים לכמות החומר ביקום כאן במגזין החלל, כמו כמה גלקסיות ביקום וכמה כוכבים נמצאים בדרך החלב?
בנאס"א יש גם את המאמרים הבאים על היקום, כמו כמה גלקסיות יש? והמאמר הזה על הכוכבים בגלקסיה שלנו.
יש לנו גם פרקי פודקאסט של אסטרונומיה צוות בנושא הגלקסיות וכוכבים משתנים.
