Wenn man in den Nachthimmel schaut, ist es für einen Amateurastronomen herausfordernd genug, die Anzahl der mit bloßem Auge sichtbaren Sterne zu zählen. Mit größeren Teleskopen werden mehr Sterne sichtbar, was das Zählen aufgrund der Zeit unmöglich macht. Wie finden Astronomen heraus, wie viele Sterne im Universum sind?
Der erste klebrige Teil versucht zu definieren, was „Universum“ bedeutet, sagte David Kornreich, Assistenzprofessor am Ithaca College im Bundesstaat New York., Er war der Gründer des Dienstes“ Ask An Astroner “ an der Cornell University.
„Ich weiß es nicht, weil ich nicht weiß, ob das Universum unendlich groß ist oder nicht“, sagte er. Das beobachtbare Universum scheint um etwa 13, 8 Milliarden Jahre in der Zeit zurückzugehen, aber jenseits dessen, was wir sehen konnten, könnte es viel, viel mehr geben. Einige Astronomen denken auch, dass wir in einem „Multiversum“ leben könnten, in dem andere Universen wie unsere in einer größeren Entität enthalten wären.
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Die einfachste Antwort kann sein, die Anzahl der Sterne in einer typischen Galaxie zu schätzen und diese dann mit der geschätzten Anzahl von Galaxien im Universum zu multiplizieren. Aber selbst das ist schwierig, da einige Galaxien zum Beispiel im sichtbaren oder im Infrarotbereich besser leuchten. Es gibt auch Schätzhürden, die überwunden werden müssen.
Im Oktober 2016 schlug ein Artikel in Science (basierend auf Tieffeldbildern des Hubble-Weltraumteleskops) vor, dass es im beobachtbaren Universum etwa 2 Billionen Galaxien oder etwa 10 mal mehr Galaxien gibt als zuvor vorgeschlagen., In einer E-Mail mit Live Science sagte der Hauptautor Christopher Conselice, Professor für Astrophysik an der Universität Nottingham im Vereinigten Königreich, dass sich in der durchschnittlichen Galaxie etwa 100 Millionen Sterne befänden.
Teleskope können jedoch möglicherweise nicht alle Sterne in einer Galaxie anzeigen. Eine Schätzung von Sloan Digital Sky Survey aus dem Jahr 2008 (die alle beobachtbaren Objekte in einem Drittel des Himmels katalogisiert) ergab etwa 48 Millionen Sterne, ungefähr die Hälfte dessen, was Astronomen erwartet hatten. Ein Stern wie unsere eigene Sonne taucht möglicherweise nicht einmal in einem solchen Katalog auf., So schätzen viele Astronomen die Anzahl der Sterne in einer Galaxie basierend auf ihrer Masse — was ihre eigenen Schwierigkeiten hat, da Dunkle Materie und galaktische Rotation herausgefiltert werden müssen, bevor eine Schätzung vorgenommen wird.
Missionen wie die Gaia-Mission, eine Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation, die 2013 gestartet wurde, können weitere Antworten liefern. Gaia zielt darauf ab, etwa 1 Milliarde Sterne in der Milchstraße genau abzubilden. Es baut auf der vorherigen Hipparchus-Mission auf, die 100.000 Sterne genau lokalisierte und auch 1 Million Sterne mit geringerer Präzision abbildete.,
„Gaia wird jeden seiner 1 Milliarde Zielsterne 70-mal während eines Zeitraums von fünf Jahren überwachen und ihre Positionen, Entfernungen, Bewegungen und Helligkeitsänderungen genau aufzeichnen“, sagte die ESA auf ihrer Website. „In Kombination werden diese Messungen ein beispielloses Bild der Struktur und Entwicklung unserer Galaxie liefern. Dank Missionen wie diesen sind wir dieser so oft gestellten Frage einen Schritt näher gekommen: „Wie viele Sterne gibt es im Universum?,'“
Beobachtbares Universum
Selbst wenn wir die Definition auf das „beobachtbare“ Universum eingrenzen-was wir sehen können-Die Anzahl der Sterne darin zu schätzen erfordert zu wissen, wie groß das Universum ist. Die erste Komplikation ist, dass sich das Universum selbst ausdehnt, und die zweite Komplikation ist, dass sich die Raumzeit krümmen kann.
Um ein einfaches Beispiel zu nehmen, würde Licht von den Objekten, die am weitesten von uns entfernt sind, ungefähr 13 benötigen.,8 Milliarden Lichtjahre, um zur Erde zu reisen, wobei zu berücksichtigen ist, dass die jüngsten Objekte gehüllt wären, weil Licht im frühen Universum nicht tragen könnte. Der Radius des beobachtbaren Universums sollte also 13,8 Milliarden Lichtjahre betragen, da Licht nur so lange hat, um uns zu erreichen.
Oder sollte es? „Es ist eine logische Art, Distanz zu definieren, aber nicht, wie ein Relativist Distanz definiert“, sagte Kornreich. Ein Relativist würde ein Gerät wie einen Meterstab verwenden, um die Entfernung entlang dieses Geräts zu messen und es dann so lange wie nötig zu verlängern.,
Dies ergibt eine andere Antwort, die einige Quellen als 48 Milliarden Lichtjahre im Radius definieren. Quellen variieren jedoch von dieser Zahl. Denn Raum-Zeit kann sich krümmen. Da der Beobachter die Messung mit den Meterstöcken durchführt, bewegt sich gleichzeitig Licht und beeinflusst die Messungen.
Galaxienbeobachtungen
Es ist einfacher, Sterne zu zählen, wenn sie sich in Galaxien befinden, da sie sich dort häufen., Um überhaupt mit der Schätzung der Anzahl der Sterne zu beginnen, müssten Sie die Anzahl der Galaxien schätzen und sich eine Art Durchschnitt einfallen lassen.
Einige Schätzungen bezeichnen die Sternmasse der Milchstraße als 100 Milliarden „Sonnenmassen“ oder 100 Milliarden Mal die Masse der Sonne. Durch die Mittelung der Sterntypen in unserer Galaxie würde dies eine Antwort von etwa 100 Milliarden Sternen in der Galaxie ergeben. Dies kann sich jedoch ändern, je nachdem, wie viele Sterne größer und kleiner sind als unsere eigene Sonne. Andere Schätzungen sagen auch, dass die Milchstraße 200 Milliarden Sterne oder mehr haben könnte.,
Die Anzahl der Galaxien ist jedoch eine erstaunliche Zahl, wie einige bildgebende Experimente des Hubble-Weltraumteleskops zeigen. Im Laufe der Jahre hat das Teleskop mehrmals einen Detektor auf einen winzigen Punkt am Himmel gerichtet, um Galaxien zu zählen, und die Arbeit erneut ausgeführt, nachdem das Teleskop während der Shuttle-Ära von Astronauten aufgerüstet wurde.
Eine 1995-Exposition eines kleinen Flecks in Ursa Major ergab etwa 3,000 schwache Galaxien. In den Jahren 2003-4 untersuchten Wissenschaftler mit verbesserten Instrumenten einen kleineren Fleck im Sternbild Fornax und fanden 10.000 Galaxien., Eine noch detailliertere Untersuchung in Fornax im Jahr 2012 mit noch besseren Instrumenten ergab etwa 5.500 Galaxien.
Kornreich verwendete eine sehr grobe Schätzung von 10 Billionen Galaxien im Universum. Multipliziert man das mit den geschätzten 100 Milliarden Sternen der Milchstraße, ergibt sich tatsächlich eine große Anzahl: 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Sterne oder eine „1“ mit 24 Nullen danach (1 Billion im amerikanischen Nummerierungssystem; 1 Billiarde im europäischen System). Kornreich betonte, dass die Zahl wahrscheinlich eine grobe Unterschätzung ist, da detailliertere Blicke auf das Universum noch mehr Galaxien zeigen werden.,