Откуда ученые знают, что в галактике около 300 миллиардов звезд и около 100 миллиардов галактик?

Просто думать об этом невероятно. Но как ученый получить эти цифры? Какие технологии / системы / теории они используют?

Как это работает, заключается в следующем. Мы проводим детальные исследования звезд в солнечной окрестности. Это устанавливает локальную плотность звезд и смесь масс, которыми они обладают (так называемая функция звездной массы). Мы сравниваем это с функцией массы скоплений звезд и отмечаем, что в первом порядке она выглядит инвариантной.

Затем мы можем триангулировать задачу различными способами: мы можем создать модель для звездной плотности Галактики, предположить, что она имеет одинаковую функцию массы и, следовательно, получить количество звезд. Модель может быть основана на грубых преобразованиях света в массу, но чаще всего она будет основываться на глубоких съемках неба - либо на узких исследованиях пучкового пучка из HST, либо на более широких съемках, таких как SDSS. Ключ должен быть в состоянии считать звезды но также оцените, как далеко они находятся. Это очень неопределенно и основано на некоторых предположениях о симметрии, чтобы охватить области нашей Галактики, которые мы не можем исследовать.

Другой метод состоит в том, чтобы подсчитать яркие объекты, которые могут выступать в качестве индикаторов базовой звездной популяции (например, красные гиганты), сравнить это с количеством гигантов в нашем хорошо изученном регионе, и снова из этого экстраполировать с общим числом звезд. полагаясь на аргументы симметрии для тех кусков Галактики, которые удалены или скрыты пылью.

Третий способ - спросить, сколько звезд жили и умерли, чтобы обогатить межзвездную среду тяжелыми элементами (то есть металлами). Например, оказывается, что было около миллиарда сверхновых с коллапсом ядра, чтобы создать весь кислород, который мы видим. Если мы предположим, что функция массы инвариантна со временем и что сверхновые возникают из звезд выше 8 масс Солнца, то мы также знаем, сколько долгоживущих звезд с низкой массой родилось с их братьями и сестрами из большой массы, и, следовательно, оценим, сколько звезд существует сегодня ,

Число, будь то 100 миллиардов или 300 миллиардов, не точнее, чем фактор в несколько раз, но, вероятно, более точно, чем на порядок. Основная проблема заключается в том, что наиболее распространенными звездами в Галактике являются слабые М-карлики, которые вносят очень мало света или массы в Галактику, поэтому мы действительно полагаемся на экстраполяцию наших локальных знаний об этих объектах.

Проблема с числом галактик проще, хотя число определено менее четко. Мы предполагаем, что в больших масштабах Вселенная является однородной и изотропной. Мы подсчитываем, сколько галактик мы можем видеть в определенной области, умножаем их, чтобы покрыть все небо. Затем число должно быть исправлено для далеких слабых галактик, которые невозможно увидеть. Трудность заключается в том, что мы смотрим в прошлое, и число галактик может не сохраниться ни в результате эволюции, ни в результате слияний. Поэтому мы должны попытаться придумать утверждение типа «сегодня в наблюдаемой вселенной есть n галактик, которые более ярки, чем L». Я думаю, что это число, конечно, только оценка порядка.

Это вопрос статистики.

Ученые занимают небольшое количество места (скажем, 1 секунда дуги ). Они внимательно смотрят на него сильными телескопами и считают все звезды и галактики, которые они видят. Затем они экстраполируют это число на общее видимое пространство.

Конечно, они могут вычислить несколько мест и сделать средний счет.

Поскольку число экстраполируется, поэтому не имеет значения, будет ли это 100 миллиардов или 300 миллиардов звезд. Цель состоит в том, чтобы иметь порядок величины, на который указывает Мориарти.