Содержание
Как определить количество звезд во вселенной: галактические наблюдения и оценки
Глядя в ночное небо, астроному-любителю достаточно сложно подсчитать количество видимых невооруженным глазом звезд. С большими телескопами становится видно больше звезд, что делает невозможным счет из-за количества времени, которое на это потребуется. Так как же астрономы выясняют, сколько звезд во Вселенной? «Первая неприятная часть – попытка определить, что означает «вселенная», – сказал Дэвид Корнрайх, доцент в колледже Итака в штате Нью-Йорк. «Я не знаю ответ, потому что я не знаю, бесконечно ли велика вселенная или нет», – сказал он. Наблюдаемая вселенная возвращает нас во времени примерно на 13,8 миллиардов лет назад, но кроме этого, вероятно, мы могли бы видеть намного больше. Некоторые астрономы также думают, что мы можем жить в «мультивселенной», где были бы другие вселенные, подобные нашей, содержащиеся в какой-то более крупной сущности. Самый простой ответ может состоять в том, чтобы оценить количество звезд в типичной галактике, а затем умножить это на предполагаемое количество галактик во Вселенной.
Но даже это сложно, так как некоторые галактики лучше видны в видимой части спектра, а некоторые в инфракрасном. Также существуют препятствия для оценки, которые необходимо преодолеть.
Воспользуйтесь нашими услугами
В октябре 2016 года в статье «Наука» (основанной на изображениях глубокого космоса, сделанных космическим телескопом Хаббл) предполагалось, что в наблюдаемой Вселенной насчитывается около 2 триллионов галактик, или примерно в 10 раз больше галактик, чем предполагалось ранее. Кристофер Конселис, профессор астрофизики в Ноттингемском университете в Великобритании, сказал, что в средней галактике около 100 миллионов звезд.
Однако телескопы не могут видеть все звезды в галактике. Оценка Sloan Digital Sky Survey (Слоановский цифровой обзор неба), которая каталогизирует все наблюдаемые объекты на трети неба, в 2008 году показала, что около 48 миллионов звезд – это примерно половина того, что ожидали увидеть астрономы.
Таким образом, многие астрономы оценивают количество звезд в галактике, основываясь на ее массе, оценка которой имеет свои трудности, поскольку темная материя и вращение галактики должны быть отфильтрованы, прежде чем делать оценку.
Такие миссии как Gaia (космический зонд Европейского космического агентства), запущенная в 2013 году, могут дать дополнительные ответы. Gaia стремится точно нанести на карту около 1 миллиарда звезд в Млечном Пути. Зонд основан на предыдущей миссии Hipparchus, которая точно обнаружила 100 000 звезд, а также картировала 1 миллион звезд с меньшей точностью.
«Gaia будет следить за каждой из своих 1 миллиардом звезд-мишеней, 70 раз в течение пятилетнего периода, точно составляя график их положения, расстояний, перемещений и изменений яркости», – говорится в сообщении ЕКА на своем веб-сайте. «В совокупности эти измерения позволят создать беспрецедентную картину структуры и эволюции нашей галактики.
Благодаря таким миссиям мы на один шаг приблизились к более надежной оценке того вопроса, который часто задают: «Сколько звезд во Вселенной?»
Наблюдаемая вселенная
Даже если мы сузим определение до «наблюдаемой» вселенной – то что мы можем видеть – оценка количества звезд в ней требует знания, насколько велика вселенная. Первая сложность заключается в том, что сама вселенная расширяется, а вторая сложность заключается в том, что пространство-время может искривляться.
В качестве простого примера, свет от самых дальних от нас объектов может лететь до нас около 13,8 миллиардов световых лет. Таким образом, радиус наблюдаемой Вселенной должен составлять 13,8 миллиардов световых лет.
Галактические наблюдения
Звезды легче считать, когда они находятся внутри галактик, поскольку именно там они имеют тенденцию к скоплению. Чтобы даже начать оценивать количество звезд, вам нужно будет оценить количество галактик и получить какое-то среднее значение.
По некоторым оценкам, звездная масса Млечного Пути имеет 100 миллиардов “солнечных масс”, или 100 миллиардов масс Солнца.
Усредняя типы звезд в нашей галактике, это дало бы примерно 100 миллиардов звезд в галактике. Однако эта величина может изменяться, в зависимости от того, сколько звезд больше и меньше нашего собственного солнца. Кроме того, по другим оценкам, Млечный путь может иметь 200 миллиардов звезд и более.
Обнаружение в 1995 году небольшого пятна в Большой Медведице выявило около 3000 слабых галактик. В 2003-2004 годах, используя модернизированные инструменты, ученые посмотрели на меньшую точку в созвездии Печь и обнаружили 10 000 галактик, однако более подробное исследование в 2012 году с использованием еще более совершенных приборов показало около 5 500 галактик.
Корнрайх использовал очень приблизительную оценку – 10 триллионов галактик во Вселенной. Умножение этого на 100 миллиардов звезд Млечного Пути приводит к большому количеству: 1 000 000 000 000 000 000 000 000 или «1» с 24 нулями (124 или 1 квадриллион звезд).
Корнрайх подчеркнул, что число, вероятно, является серьезной недооценкой, поскольку более детальный взгляд на Вселенную покажет еще больше галактик.
Источник: https://www.astronews.ru/
Воспользуйтесь нашими услугами
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
Галактика
Галактика
§7. Галактика
Млечный Путь, наблюдаемый в безлунные ночи в виде широкой серебристой полосы с неровными краями и тянущейся сквозь всё небо, представляет собой наиболее богатые звездами области Галактики — нашего звездного дома. Почти всё, что видно на небе, Солнце, Луна, планеты, кометы, звёзды — входит в Галактику. Её частью является и сама Земля. Невооружённым глазом из северного полушария можно наблюдать единственный объект, расположенный вне Галактики — большую туманность в Андромеде. Это — ближайшая другая галактика,
даже большая нашей.
На южном небе видна еще две галактики — Большое и Малое Магаллановы облака. Используя телескоп, можно наблюдать многие миллионы галактик.
В Млечном Пути сосредоточено более 90 % звезд Галактики, общее число которых составляет от 200 до 400 миллиардов. “Влияние” Млечного Пути прослеживается за его пределами: плотность числа звезд (то есть числа в расчете на единицу угловой площади неба) убывает при увеличении углового расстояния от Млечного Пути.
В самом Млечном Пути даже в самые большие телескопы удаётся увидеть далеко не все звезды по двум причинам: 1 — среди звёзд встречаются настолько тусклые (то есть малой светимости), что они не видны даже находясь на сравнительно небольших расстояниях; 2 — между нами и достаточна удаленными звездами находятся облака, содержащие пыль. Они ослабляют свет звёзд.
Общий вид Галактики схематично представлен в двух ракурсах на рис. 37. Как видно, Галактика имеет экваториальную плоскость симметрии (она перпендикулярна чертежу и показана прерывистой линией) и ось вращения (прямая сплошная линия).
Области, близкие к упомянутой плоскости, особенно богаты звёздами. Из Солнца, отмеченного кружком с точкой, здесь наблюдается Млечный Путь.
Рис.37.
Поперечник Галактики приблизительно равен 100000 световых лет. Солнце удалено от центра на 30000 световых лет. Период обращения Солнца вокруг центра называется галактическим годом и составляет около 200 млн. лет. Следует знать, что вместе с Солнцем в этом движении участвуют и другие звёзды, а также газопылевые облака в межзвездном пространстве.
В состав Галактики входят: 1 — звезды (одиночные, кратные, в шаровых и рассеянных скоплениях), 2 — межзвездный газ (атомарный, молекулярный водород, другие газы и в числе их сложные химические соединения, включая органические), 3 — пыль (размеры пылинок 10-5 — 10-4 см), собранная вместе с газом в облака, 4 — потоки космических лучей, управляемые и удерживаемые магнитным полем Галактики и 5 — планеты с их спутниками, метеороиды и кометы (по
крайней мере, всё это имеется в окрестности Солнца).
В Галактике происходят сложные процессы эволюции её составляющих. Продолжается образование всё новых звезд из облаков межзвёздной среды. Достаточно массивные звезды время от времени взрываются, обогащая межзвездную среду химическими элементами, синтезированными в их недрах при ядерных реакциях. Поэтому химический состав Галактики постепенно изменяется.
В Галактике выделяют две подсистемы: диск и гало. К гало относят шаровые скопления, звезды — субкарлики, выделяющиеся большими скоростями и низким (по сравнению с другими звёздами) содержанием элементов тяжелее гелия, а также некоторые другие объекты и, в том числе, особые типы переменных звёзд. Считается, что в гало входят наиболее старые образования Галактики; их возраст обычно не меньше 10 млрд. лет. К диску относят остальные звезды, а также рассеянные скопления и межзвездные газопылевые облака. Эта грубая
картина была со временем уточнена: диск и гало были разбиты на промежуточные, более молодые и более старые составляющие.
Солнце принадлежит к старой составляющей диска.
Спиральную структуру (см. рис. 37,б) образуют самые молодые объекты диска. Хотя при наблюдении других галактик спирали выделяются довольно контрастно (особенно при использовании голубого светофильтра), масса спиралей незначительна в сравнении с массой всей галактики. В динамике Галактики эти образования не играют заметной роли.
Сколько звезд в Млечном Пути?
Когда вы смотрите в ночное небо, кажется, что вы видите много звезд. В любой момент времени на Земле невооруженным глазом видно около 2500 звезд, а всего видимых звезд (т. Но это очень малая часть звезд, которые, как считается, есть в Млечном Пути!
Итак, вопрос в том, сколько именно звезд находится в Галактике Млечный Путь? По оценкам астрономов, их 9.0005 В нашей галактике содержится от 100 до 400 миллиардов звезд, хотя по некоторым оценкам их может быть до триллиона. Причина несоответствия в том, что нам трудно наблюдать за галактикой, а количество звезд, в которых мы можем быть уверены, ограничено.
Структура Млечного Пути:
Почему мы видим так мало этих звезд? Ну, во-первых, наша Солнечная система расположена в диске Млечного Пути, который представляет собой спиральную галактику с перемычкой диаметром примерно 100 000 световых лет. Кроме того, мы находимся примерно в 30 000 световых лет от галактического центра, а это означает, что между нами и другой стороной галактики большое расстояние — и МНОГО звезд.
Галактика Млечный Путь в представлении художника. Предоставлено: NASA
Чтобы еще больше усложнить ситуацию, когда астрономы смотрят на все эти звезды, даже более близкие относительно яркие могут быть размыты светом более ярких звезд позади них. А еще есть слабые звезды, которые находятся на значительном расстоянии от нас, но ускользают от обычного обнаружения, потому что их источник света заглушается более яркими звездами или звездными скоплениями в их окрестностях.
Самые далекие звезды, которые вы можете увидеть невооруженным глазом (за парой исключений), находятся на расстоянии около 1000 световых лет.
В Млечном Пути довольно много ярких звезд, но облака пыли и газа, особенно те, что лежат в центре галактики, блокируют видимый свет. Это облако, которое выглядит как тусклая светящаяся полоса, изгибающаяся по ночному небу, — вот откуда наша галактика получила слово «молочный» в своем названии.
Это также является причиной того, что мы действительно можем видеть звезды только в нашем районе, и почему звезды на другой стороне галактики скрыты от нас. Чтобы представить все это в перспективе, представьте, что вы стоите в очень большой, очень переполненной комнате и застряли в дальнем углу. Если бы кто-то спросил вас: «Сколько здесь людей?», вам было бы трудно назвать точную цифру.
Теперь представьте, что кто-то приносит дымовую машину и начинает заполнять центр комнаты густым дымом. Мало того, что становится трудно четко видеть дальше нескольких метров перед собой, так еще и объекты на другом конце комнаты полностью затемняются. По сути, ваша неспособность подняться над толпой и сосчитать головы означает, что вы застряли либо в догадках, либо в оценках, основываясь на тех, что видите.
Мозаика изображений, покрывающих все небо, наблюдаемых с помощью Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), входящего в его All-Sky Data Release. Предоставлено: NASA/JPL
Методы визуализации:
Инфракрасные (теплочувствительные) камеры, такие как Cosmic Background Explorer (он же COBE), могут видеть сквозь газ и пыль, потому что инфракрасный свет проходит через них. А еще есть космический телескоп Спитцер, инфракрасная космическая обсерватория, запущенная НАСА в 2003 году; Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), развернутый в 2009 г.; и космическая обсерватория Гершеля, миссия Европейского космического агентства при важном участии НАСА.
Все эти телескопы были развернуты за последние несколько лет с целью исследования Вселенной в инфракрасном диапазоне, чтобы астрономы могли обнаруживать звезды, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными. Чтобы дать вам представление о том, как это может выглядеть, взгляните на инфракрасное изображение ниже, которое было получено COBE 30 января 2000 года.
рассчитать вероятное количество звезд в Млечном Пути на основе ряда наблюдаемых явлений. Они начинают с наблюдения за орбитами звезд в диске Млечного Пути, чтобы получить орбитальную скорость и период вращения самого Млечного Пути.
Оценки:
Из того, что они наблюдали, астрономы подсчитали, что период вращения галактики (то есть, сколько времени требуется для завершения одного оборота) составляет 225-250 миллионов лет в положении Солнца. Это означает, что Млечный Путь в целом движется со скоростью примерно 600 км в секунду по отношению к внегалактическим системам отсчета.
Инфракрасное изображение Млечного Пути, полученное космическим телескопом NASA Spitzer. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech 9.0006
Затем, после определения массы (и вычитания ореола темной материи, составляющей более 90% массы Млечного Пути), астрономы используют обзоры масс и типов звезд в галактике, чтобы получить средняя масса. Из всего этого они получили оценку в 200-400 миллиардов звезд, хотя (как уже говорилось) некоторые считают, что их больше.
Когда-нибудь наши методы визуализации станут достаточно изощренными, чтобы обнаружить каждую звезду сквозь пыль и частицы, которые пронизывают нашу галактику. Или, возможно, сможет отправить космические зонды, которые смогут сфотографировать Млечный Путь с галактического севера — то есть из точки прямо над центром Млечного Пути.
До этого момента расчеты и математические расчеты — наш единственный способ узнать, насколько многолюдно в нашем районе!
Мы написали много замечательных статей о Млечном Пути здесь, в Universe Today. Например, вот 10 фактов о Млечном Пути, а также статьи, отвечающие на другие важные вопросы.
К ним относятся Насколько велик Млечный Путь?, Что такое Млечный Путь? и Почему наша Галактика называется Млечный Путь?
Компания Astronomy Cast подготовила подкаст о Млечном Пути, и у Студентов по исследованию и освоению космоса (SEDS) есть много информации о Млечном Пути здесь.
А если вам не терпится сосчитать несколько звезд, взгляните на эту мозаику из программы NASA Astronomy Picture of the Day.
Чтобы получить более подробное объяснение по этому вопросу, перейдите к разделу «Как работает галактика Млечный Путь».
Нравится:
Нравится Загрузка…
Сколько звезд в Галактике?
≡ Меню
Пола Гилстера
12 марта 2009 г.
Здесь мы часто размышляли о том, сколько звезд существует в Млечном Пути. Более ранние оценки варьировались от ста миллиардов до четырехсот миллиардов, с несколькими подстановочными знаками в диапазоне от одного триллиона. Число все еще, конечно, неточное, но недавняя работа привела к серьезному непониманию предмета. Как сообщалось в этом предыдущем посте, Марк Рейд из Гарварда и его коллеги обнаружили, что Млечный Путь, вероятно, будет таким же массивным, как галактика Андромеды, а это означает, что он может иметь массу трех триллионов звезд, таких как наше собственное Солнце.
Значит ли это, что Млечный Путь содержит три триллиона звезд? Точно нет. Я вижу число в три триллиона звездочек, всплывающее по всему Интернету, и чуть не сообщил об этом здесь, когда впервые столкнулся с этой работой.
Непонимание происходит из-за ошибочных предположений о галактической массе. Рейд использовал массив очень длинных базовых линий для изучения областей интенсивного звездообразования по всей галактике, об исследовании, которое ученый сообщил на зимнем собрании Американского астрономического общества в январе этого года. Млечный Путь действительно имеет гораздо большую массу, чем указывали более ранние исследования.
Масса в галактическом масштабе
Научные новости опубликовали статью о работе Рида с таким заголовком: «Это только что: Млечный Путь такой же массивный, как три триллиона солнц». Заголовок броский, но читайте внимательно. Это не говорит о том, что Млечный Путь содержит три триллиона звезд. На самом деле это говорит о том, что галактика оказалась такой же массивной, как три триллиона солнц. Другими словами, на верхнем пределе она имеет массу трех триллионов звезд G-класса, таких как Солнце.
Теперь учтите наше понимание галактической массы.
Современные представления говорят о том, что темная материя составляет девять десятых массы галактики, а возможно, и больше. Работа Рида показывает нам, что галактика действительно массивна, примерно на пятьдесят процентов тяжелее, чем считалось ранее. Но увеличение оценки массы также увеличивает оценку темной материи и не означает, что галактика содержит три триллиона звезд или что-то около того. Опять же, большая часть массы в галактике находится в форме темной материи, из которой состоит большая часть этой дополнительной массы.
Доминирование темной материи
Поскольку я хотел быть уверенным, что я прав, я написал доктору Риду, спрашивая, не является ли идея о том, что галактика содержит три триллиона звезд, серьезной ошибкой, которая не следовать из его работы. Он согласился:
Мы обнаружили, что Млечный Путь вращается примерно на 15% быстрее (254 км/с), чем предполагалось ранее (220 км/с). Более высокая скорость вращения соответствует скорости вращения ближайшей галактики Андромеды (M31).
