Сколько галактик во Вселенной?
Когда мы смотрим на Вселенную, даже с помощью Хаббла, мы видим только самые близкие, самые большие и самые яркие галактики. Вот где остальные.
Ключевые выводы
- На самом глубоком из когда-либо сделанных снимков, экстремальном глубоком поле Хаббла, было обнаружено около 5500 галактик на площади, занимающей всего 1/32 000 000 часть неба.
- Но сегодня ученые подсчитали, что галактик более чем в десять раз больше, чем способен увидеть Хаббл, даже на пределе своих возможностей.
- В общей сложности в наблюдаемой Вселенной насчитывается около 2 триллионов галактик. Вот откуда мы знаем.
Скопируйте ссылку на статью под названием http://How%20many%20galaxies%20are%20in%20the%20Universe?
Поделиться Сколько галактик во Вселенной? на Facebook
Поделиться Сколько галактик во Вселенной? в Твиттере
Поделиться Сколько галактик во Вселенной? на LinkedIn
Когда вы смотрите на ночное небо, сквозь пелену звезд и плоскость Млечного Пути рядом, вы не можете не чувствовать себя маленьким перед великой бездной Вселенной, которая лежит за ним. Хотя почти все они невидимы для нашего глаза, наша наблюдаемая Вселенная, простирающаяся на десятки миллиардов световых лет во всех направлениях, содержит в себе фантастически большое количество галактик.
Точное количество галактик там было загадкой, и оценки возрастали от тысяч до миллионов и миллиардов, и все это по мере совершенствования технологии телескопов. Если бы мы сделали самую простую оценку, используя лучшую на сегодняшний день технологию, мы бы заявили, что в нашей Вселенной насчитывается 170 миллиардов галактик. Но мы знаем больше, и наша современная оценка еще больше: два триллиона галактик. Вот как мы туда попали.
В идеальном мире мы бы просто посчитали их всех. Мы направляли наши телескопы на небо, покрывали все вокруг, собирали каждый фотон, испускаемый на нашем пути, и обнаруживали каждый объект, который был там, каким бы слабым он ни был. Обладая сколь угодно хорошими технологиями и бесконечным количеством ресурсов, мы просто измерили бы все во Вселенной, и это помогло бы нам узнать, сколько там галактик.
Но на практике это не сработает. Наши телескопы ограничены в размерах, что, в свою очередь, ограничивает количество фотонов, которые они могут собрать, и разрешение, которого они могут достичь. Существует компромисс между тусклостью объекта, который вы можете видеть, и тем, сколько неба вы можете охватить одновременно. Часть Вселенной затемнена промежуточной материей. И чем дальше объект, тем тусклее он кажется; в какой-то момент источник оказывается настолько далеко, что даже наблюдение в течение столетия не обнаружит такую галактику.
Вместо этого мы можем видеть четкую часть Вселенной, не затрагивая материю, звезды или галактики, как можно глубже. Чем дольше вы смотрите на один участок неба, тем больше света вы соберете и тем больше узнаете о нем. Впервые мы сделали это в середине 1990-х с помощью космического телескопа Хаббла, указав на участок неба, на котором, как известно, практически ничего не было, и просто сели на это место и позволили Вселенной раскрыть то, что там было.
Это была одна из самых рискованных стратегий всех времен. Если бы это не удалось, это было бы пустой тратой более недели времени наблюдений на недавно исправленном космическом телескопе Хаббла, самой востребованной обсерватории для сбора данных. Но в случае успеха он обещал показать Вселенную так, как мы никогда раньше не видели.
Мы собрали данные о сотнях орбит на множестве различных длин волн, надеясь выявить галактики, которые были слабее, дальше и труднее увидеть, чем те, которые мы обнаруживали ранее. Мы надеялись узнать, как на самом деле выглядела сверхдалекая Вселенная. И когда это первое изображение, наконец, было обработано и опубликовано, мы получили представление, не похожее ни на что другое.
Куда бы мы ни посмотрели, во всех направлениях были галактики. Не просто несколько, а тысячи и тысячи из них. Вселенная не была пустой и не была темной; он был полон источников света. Насколько мы могли видеть, звезды и галактики были сгруппированы повсюду.
Но были и другие ограничения. Самые далекие галактики вовлечены в расширение Вселенной, в результате чего далекие галактики смещаются в красную сторону за пределы точки, в которой наши оптические и ближние инфракрасные телескопы (такие как Хаббл) могут их обнаружить. Конечные размеры и время наблюдений означали, что можно было увидеть только галактики выше определенного порога яркости. И очень маленькие галактики с малой массой, такие как Segue 3 на нашем заднем дворе, были бы слишком слабыми и маленькими для разрешения.
Таким образом, мы могли бы выйти за наши технологические пределы с этого изображения середины 1990-х годов, но даже в этом случае мы никогда не смогли бы записать все галактики. Лучшей попыткой, которую мы когда-либо предприняли, был телескоп Hubble eXtreme Deep Field (XDF), который представлял составное изображение ультрафиолетовых, оптических и инфракрасных данных. Наблюдая за крошечным участком неба, настолько маленьким, что потребовалось бы 32 миллиона из них, чтобы охватить все возможные направления, в которых мы могли смотреть, мы накопили в общей сложности данные за 23 дня.
Собрав все вместе в одно изображение, мы обнаружили нечто невиданное ранее: в общей сложности около 5500 галактик. Это представляет собой самую высокую плотность галактик, когда-либо наблюдаемую через узкий, похожий на карандаш, луч в космосе.
Поэтому вы можете подумать, что мы могли бы оценить количество галактик во Вселенной, взяв число, которое мы наблюдали на этом изображении, и умножив его на количество таких изображений, которые потребуются для охвата всего неба.
На самом деле, вы можете получить впечатляющее число, сделав это: 5500, умноженные на 32 миллиона, дают невероятные 176 миллиардов галактик.
Но это не оценка; это нижний предел. Нигде в этой оценке не появляются слишком слабые, слишком маленькие или слишком близкие к другим галактики. Нигде не появляются галактики, затененные нейтральным газом и пылью, а также галактики, находящиеся за пределами возможностей Хаббла по красному смещению. Тем не менее, поскольку эти галактики существуют поблизости, они должны существовать и в молодой, далекой Вселенной.
Таким образом, важный ингредиент, который нам нужен, чтобы получить истинную оценку, — это то, как точно формируется структура во Вселенной. Если мы сможем запустить симуляцию, которая начинается с:
- ингредиенты, из которых состоит Вселенная,
- правильные начальные условия, отражающие нашу реальность,
- и правильные законы физики, описывающие природу,
Путешествуйте по Вселенной с астрофизиком Итаном Сигелом. Подписчики будут получать информационный бюллетень каждую субботу. Все на борт!
мы можем смоделировать, как развивается такая Вселенная.Мы можем смоделировать, когда формируются звезды, когда гравитация стягивает материю в достаточно большие скопления, чтобы создать галактики, и сравнивать то, что предсказывает наше моделирование, с Вселенной, как близкой, так и далекой, которую мы действительно наблюдаем.
Когда мы делаем именно это, мы получаем число, которое является не нижним пределом, а скорее оценкой истинного числа галактик, содержащихся в нашей наблюдаемой Вселенной. Замечательный ответ?
На сегодняшний день в нашей наблюдаемой Вселенной должно существовать два триллиона галактик.
Тем не менее, это число так сильно отличается от нижней оценки, которую мы получили на изображении экстремального глубокого поля Хаббла. Два триллиона против 176 миллиардов означают, что более 90% галактик в нашей Вселенной находятся за пределами возможностей обнаружения даже величайшей обсерватории человечества, даже если мы ищем почти месяц за раз.
Со временем галактики сливались и росли, но маленькие, слабые галактики все еще остаются сегодня. Даже в нашей Местной группе мы все еще открываем галактики, содержащие всего лишь тысячи звезд, а число известных нам галактик увеличилось до более чем 70. Самые тусклые, самые маленькие и самые далекие галактики из всех продолжают оставаться неоткрытыми. , но мы знаем, что они должны быть там. Впервые мы можем научно оценить, сколько галактик во Вселенной.
Следующий шаг в великой космической головоломке — найти и охарактеризовать как можно больше из них, а также понять, как выросла Вселенная. Во главе с космическим телескопом Джеймса Уэбба и наземными обсерваториями следующего поколения, включая обсерваторию Веры Рубин, Гигантский Магелланов телескоп и Европейский сверхбольшой телескоп, мы готовы открыть до сих пор невидимую Вселенную, как никогда раньше.
Итан в отпуске. Пожалуйста, наслаждайтесь этой старой статьей из архива Starts With A Bang!
