Звідки вчені знають, що в галактиці є близько 300 мільярдів зірок і є близько 100 мільярдів галактик?

Тільки подумати над цим - це глузування. Але як учений отримує ці числа? Яку технологію / систему / теорію вони використовують?

Спосіб її роботи полягає в наступному. Ми робимо детальні дослідження зірок у сонячному сусідстві. Це встановлює локальну густину зірок і суміш мас, якими вони володіють (називається функцією зоряної маси). Ми порівнюємо це з масовою функцією скупчень зірок і зазначаємо, що в першому порядку вона виявляється інваріантною.

Тоді ми можемо тріангулювати проблему різними способами: ми можемо зробити модель для зоряної щільності Галактики, припустимо, що вона має однакову масову функцію і, отже, отримаємо ряд зірок. Модель може базуватися на сильних перетвореннях у масу, але частіше базуватиметься на глибоких оглядах неба - або вузьких оглядових олівкових променів від HST, або на більш широких оглядах, таких як SDSS. Ключ у тому, щоб можна було рахувати зірки але також оцініть, наскільки вони далекі. Це дуже невизначено і спирається на деякі припущення щодо симетрії для покриття областей нашої Галактики, які ми не можемо дослідити.

Інший метод полягає в підрахунку яскравих об'єктів, які можуть діяти як прослідники основної зоряної популяції (наприклад, червоні гіганти), порівняйте їх з кількістю гігантів у нашому добре вивченому мовному центрі, і з цього екстраполяту знову на загальну кількість зірок спираючись на аргументи симетрії для тих бітів Галактики, які віддалені або затьмарені пилом.

Третій спосіб - запитати, скільки зірок жило і померло, щоб збагатити міжзоряне середовище важкими елементами (ака металами). Наприклад, виявляється, що для створення всього кисню, який ми бачимо, повинно було бути близько мільярда сверхнових руйнів ядра. Якщо припустити, що функція маси інваріантна з часом, і що наднови виникають із зірок вище 8 сонячних мас, то ми також знаємо, скільки довгоживучих зірок низької маси народилося з їхніми масовими побратимами і, отже, підрахуємо, скільки зірок існує сьогодні .

Число, будь то 100 мільярдів чи 300 мільярдів, не є більш точним, ніж коефіцієнт кількох, але, ймовірно, більш точне, ніж порядок. Основне питання полягає в тому, що найпоширенішими зірками в Галактиці є слабкі М-карлики, які вносять у Галактику дуже мало світла або маси, тому ми справді покладаємось на екстраполяцію наших місцевих знань про ці об’єкти.

Проблема кількості галактик легша, хоча число менш чітко визначене. Ми припускаємо, що на великих масштабах Всесвіт є однорідним і ізотропним. Ми підраховуємо, скільки галактик ми можемо побачити в певній місцевості, множимо її вгору, щоб охопити все небо. Потім число потрібно виправити для далеких слабких галактик, яких неможливо побачити. Тут важко в тому, що ми дивимось у минуле, і кількість галактик може не зберегтись ні через еволюцію, ні через злиття. Тож ми мусимо спробувати придумати таке твердження, як "у спостережуваному Всесвіті сьогодні є n галактик, які є більш світлими, ніж L". Я думаю, що це число, безумовно, лише на порядок оцінки величини.

Це питання статистики.

Вчені займають невелику кількість місця (скажімо, 1 секунду дуги ). Вони уважно дивляться на це за допомогою сильних телескопів і підраховують усі зірки та галактики, які вони бачать. Потім вони екстраполюють це число на загальний видимий простір.

Звичайно, вони можуть обчислити кілька плям у просторі та зробити середню кількість.

Оскільки число екстраполірується, тому це насправді не має значення, чи це 100 мільярдів чи 300 мільярдів зірок. Мета - мати порядок, як вказував Моріарті.