¿Cómo estimamos 1023102310^{23} estrellas en el universo observable?

Echa un vistazo a este artículo . Da el número como$10^{24}$en vez de$10^{23}$, pero es una estimación tan vaga que un factor de diez está dentro del error esperado.

El número es el número de estrellas en el universo observable, es decir, dentro de los 13.700 millones de años luz de la Tierra en el momento en que se emitió la luz que vemos hoy. Tenga en cuenta que visible significa visible para un telescopio de suficiente potencia. La cantidad de estrellas que usted y yo podemos ver al mirar hacia arriba en la noche es en realidad solo unas 5,000.

El número de estrellas se obtiene multiplicando el número estimado de galaxias (170 mil millones) por el número medio de estrellas por galaxia (alrededor de un billón). Pero ambas cifras son estimaciones tan aproximadas que incluso un factor de diez es probablemente una estimación demasiado pequeña del error.

Un método alternativo a la respuesta de John es observar el número total de átomos en el universo observable. Gracias a las mediciones del fondo cósmico de microondas, tenemos una estimación bastante precisa de este número. De hecho, sabemos que la materia ordinaria constituye aproximadamente el 4,9 % del contenido energético del universo. En este post anterior , calculé que esto corresponde a aproximadamente

$$N_A = 7\times 10^{79}$$ átomos en el universo observable. El 75% de estos átomos es hidrógeno y casi el 25% es helio, por lo que la masa promedio de un átomo es $$m_A \approx 0.75\,m_\text{H} + 0.25\,m_\text{He}\approx 2.9\times 10^{-27}\;\text{kg}.$$ A continuación, necesitamos una estimación de la masa promedio de una estrella. Si nuestro propio vecindario solar es representativo, encontramos según este artículo una masa estelar promedio de aproximadamente 1/4 de la masa del Sol: $$M_\star \approx 0.25M_\odot\approx 0.5\times 10^{30}\;\text{kg}.$$ Entonces, una estrella promedio contiene aproximadamente $$N_{AS} = M_\star/m_A\approx 1.7\times 10^{56}$$ átomos Combinando esto con el número total de átomos en el universo observable, llegamos a un número estimado de $$N = N_A/N_{AS} \approx 4\times 10^{23}$$ estrellas. Por supuesto, asumimos aquí que toda la materia está encerrada en las estrellas, lo cual no es cierto: de hecho, según este artículo, alrededor del 75 % de la materia bariónica consiste en gas intergaláctico difuso. Y según esta publicación , solo el 6% de la materia bariónica está dentro de las estrellas. En ese caso, nuestro número estimado de estrellas se reduce a $\approx 2\times 10^{22}$. (Gracias a Ben Crowell por los comentarios)