¿Qué porcentaje del hidrógeno hoy nunca ha estado en una estrella?


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Es lógico que parte del hidrógeno y el helio que se formaron directamente como producto del Big Bang nunca hayan caído en una estrella para ser expulsados ​​nuevamente cuando esa estrella explota. Mi pregunta es, dada la mejor teoría, qué porcentaje de ese asunto ha logrado derivar sin ser absorbido por una estrella. ¿Tenemos alguna idea?

Respuestas:


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Alrededor del 70% de la materia bariónica en el universo es hidrógeno, con una densidad media de aproximadamente 4×1029 kg / m3.

La mayoría de las estrellas que han nacido todavía están vivas, ya que una estrella promedio solo se trata de 0.25M y tiene una vida útil mucho más larga que la edad del universo (muy poco material ha sido reciclado).

Si suponemos que hay 1022 estrellas de 0.25M En un universo observable de radio 47 mil millones de años luz, que son 70% H en masa, el hidrógeno "estelar" es solo una parte en 73.

Entonces, solo hay un núcleo de hidrógeno (un protón) en una estrella por cada 73 en el universo. Esta proporción habría sido menor en el pasado (por ejemplo, cuando nació el Sol). Pero como mencioné, la mayor parte de este hidrógeno (alrededor del 90%) se encuentra en estrellas que tienen una vida más larga que el universo. Por lo tanto, mi cálculo aproximado es que alrededor de 1 átomo de hidrógeno de cada 1000 en la Tierra ha estado dentro de una estrella. Esto contrasta marcadamente con decir que el 100% de los átomos de carbono y oxígeno han estado dentro de una estrella.

EDITAR: Para ser justos, este cálculo depende mucho de cuántas estrellas hay en el universo observable. Este número es muy incierto y podría ser mayor, tal vez1023(ver aquí ), en cuyo caso mis números son algo pesimistas y podría ser más como 1 átomo H en 7 está dentro de una estrella y 1 átomo H en aproximadamente 100 en la Tierra estaban dentro de una estrella. Sin embargo, no creo que haya ningún argumento de que la mayoría del hidrógeno en el universo no está, y nunca ha estado, en una estrella, pero si eso es 90% o 99% aún es discutible.


Estás usando la cantidad de estrellas hoy, pero ¿no necesitas considerar la vida útil de una estrella y la cantidad de estrellas que han existido en el pasado? Hmmm, pensándolo bien, parece que la vida estelar es de miles de millones de años, por lo que no ha habido tantas pérdidas de balón. Para calcular cuánta materia terrestre provino de las estrellas, ¿no necesita considerar principalmente la cantidad de estrellas que han muerto en la vida del universo? La materia que permaneció en las estrellas no cuenta.
AgilePro

@AgilePro Como digo en mi respuesta, la gran mayoría (90%) del hidrógeno "estelar" está encerrado en estrellas de baja masa con vidas mucho más largas que la del universo. La estrella promedio tiene una masa de aproximadamente un cuarto de la del Sol y una vida de muchas decenas de miles de millones de años. Si se fijan bien, yo me ajusto a este factor en mis cálculos de la fracción de átomos de H en la Tierra que han estado en una estrella.
Rob Jeffries

Fascinante que el diámetro del universo conocido es mucho mayor que su edad. ¿No implica eso la expansión de FTL no solo durante sus primeros momentos sino durante mucho más tiempo? ¿Y se sabe realmente que el porcentaje de estrellas de 1/4 de masa solar se mantuvo en el universo primitivo? Las masas de estrellas más grandes en el universo temprano aumentarían dramáticamente el porcentaje de elementos más pesados.
Tom Russell

@TomRussell Hay varios SE Q = As en el tamaño del universo observable (y una página de wikipedia en.wikipedia.org/wiki/Observable_universe ). Solo las primeras estrellas podrían haber sido muy masivas. La mayor parte de la formación de estrellas se produjo en desplazamientos al rojo de 2-3 y no en material prístino. Sin embargo, tiene razón, no sabemos que la distribución masiva de estrellas fue la misma que en el universo local. Por eso dije "Si asumimos ...".
Rob Jeffries
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