titta upp i natthimlen, det är utmanande nog för en amatör astronom att räkna antalet blotta ögat stjärnor som är synliga. Med större teleskop blir fler stjärnor synliga, vilket gör det omöjligt att räkna på grund av den tid det skulle ta. Så hur räknar astronomer ut hur många stjärnor som finns i universum?
den första klibbiga delen försöker definiera vad ”universum” betyder, säger David Kornreich, en biträdande professor vid Ithaca College i New York State., Han var grundare av Tjänsten ”Ask An Astronomer” vid Cornell University.
”Jag vet inte eftersom jag inte vet om universum är oändligt stort eller inte”, sa han. Det observerbara universum verkar gå tillbaka i tiden med cirka 13,8 miljarder år, men utöver vad vi kunde se kan det finnas mycket, mycket mer. Vissa astronomer tror också att vi kan leva i ett ”multiversum” där det skulle finnas andra universum som vårt som finns i någon form av större enhet.
relaterat: Vad är Big Bang-teorin?,
det enklaste svaret kan vara att uppskatta antalet stjärnor i en typisk galax, och sedan multiplicera det med det uppskattade antalet galaxer i universum. Men även det är knepigt, eftersom vissa galaxer lyser bättre i synligt eller några i infrarött, till exempel. Det finns också uppskattningshinder som måste övervinnas.
i oktober 2016 föreslog en artikel inom vetenskap (baserad på djupfältsbilder från rymdteleskopet Hubble) att det finns cirka 2 biljoner galaxer i det observerbara universum, eller cirka 10 gånger fler galaxer än vad som tidigare föreslagits., I ett mail med Live Science, huvudförfattare Christopher Conselice, professor i astrofysik vid University of Nottingham i Storbritannien, sade att det fanns cirka 100 miljoner stjärnor i den genomsnittliga galaxen.
teleskop kanske inte kan se alla stjärnor i en galax, dock. En uppskattning 2008 från Sloan Digital Sky Survey (som katalogiserar alla observerbara objekt i en tredjedel av himlen) hittade cirka 48 miljoner stjärnor, ungefär hälften av vad astronomer förväntade sig att se. En stjärna som vår egen sol kanske inte ens dyker upp i en sådan katalog., Så många astronomer uppskattar antalet stjärnor i en galax baserat på dess massa — som har sina egna svårigheter, eftersom mörk materia och galaktisk rotation måste filtreras ut innan en uppskattning görs.
uppdrag som Gaia-uppdraget, en europeisk rymdorganisations rymdsond som lanserades 2013, kan ge ytterligare svar. Gaia syftar till att exakt kartlägga cirka 1 miljard stjärnor i Vintergatan. Det bygger på det tidigare Hipparchus-uppdraget, som exakt placerade 100 000 stjärnor och mappade också 1 miljon stjärnor till en mindre precision.,
”Gaia kommer att övervaka var och en av sina 1 miljard målstjärnor 70 gånger under en femårsperiod, exakt kartlägga sina positioner, avstånd, rörelser och förändringar i ljusstyrka”, sa ESA på sin webbplats. ”Tillsammans kommer dessa mätningar att bygga en aldrig tidigare skådad bild av vår galaxs struktur och utveckling. Tack vare uppdrag som dessa är vi ett steg närmare att ge en mer tillförlitlig uppskattning av den frågan som ställs så ofta: ”hur många stjärnor finns det i universum?,'”
observerbart universum
Även om vi begränsar definitionen till ”observerbara” universum — vad vi kan se — uppskatta antalet stjärnor inom det kräver att veta hur stort universum är. Den första komplikationen är att universum själv expanderar, och den andra komplikationen är att rymdtiden kan kurva.
för att ta ett enkelt exempel skulle ljus från objekten längst bort från oss ta ungefär 13.,8 miljarder ljusår att resa till jorden, med hänsyn till att de allra yngsta föremålen skulle höljas eftersom ljuset inte kunde bära i det tidiga universum. Så radien för det observerbara universum bör vara 13,8 miljarder ljusår eftersom ljuset bara har så lång tid att nå oss.
Eller ska det? ”Det är ett logiskt sätt att definiera avstånd, men inte hur en relativist definierar avstånd”, sa Kornreich. En relativist skulle använda en enhet som en mätare pinne, mäta avståndet längs den enheten och sedan förlänga den så länge som behövs.,
detta ger ett annat svar, som vissa källor definierar som 48 miljarder ljusår i radie. Källor varierar dock på detta nummer. Det beror på att rymdtiden kan kurva. Som observatören gör mätningen med mätaren pinnar, ljus färdas samtidigt och påverkar mätningarna.
galaxobservationer
det är lättare att räkna stjärnor när de är inne i galaxer, eftersom det är där de tenderar att klustera., För att ens börja uppskatta antalet stjärnor måste du uppskatta antalet galaxer och komma med något slags genomsnitt.
vissa uppskattningar peg Vintergatans stjärnmassa som att ha 100 miljarder ”solmassor”, eller 100 miljarder gånger solens massa. I genomsnitt ut de typer av stjärnor i vår galax, skulle detta ge ett svar på cirka 100 miljarder stjärnor i galaxen. Detta kan dock komma att ändras beroende på hur många stjärnor som är större och mindre än vår egen sol. Även andra uppskattningar säger Vintergatan kan ha 200 miljarder stjärnor eller mer.,
antalet galaxer är dock ett häpnadsväckande antal, vilket framgår av vissa avbildningsexperiment utförda av Rymdteleskopet Hubble. Flera gånger under åren har teleskopet pekat en detektor på en liten plats i himlen för att räkna galaxer, utföra arbetet igen efter att teleskopet uppgraderades av astronauter under skytteltiden.
en exponering 1995 av en liten fläck i Ursa Major avslöjade cirka 3000 svaga galaxer. Under 2003-4, med hjälp av uppgraderade instrument, tittade forskare på en mindre plats i konstellationen Fornax och hittade 10 000 galaxer., En ännu mer detaljerad undersökning i Fornax 2012, med ännu bättre instrument, visade cirka 5 500 galaxer.
Kornreich använde en mycket grov uppskattning av 10 biljoner galaxer i universum. Att multiplicera det med Vintergatans uppskattade 100 miljarder stjärnor resulterar i ett stort antal faktiskt: 1,000,000,000,000,000,000,000,000 stjärnor, eller en” 1 ” med 24 nollor efter det (1 septillion i det amerikanska numreringssystemet; 1 quadrillion i det europeiska systemet). Kornreich betonade att antalet är sannolikt en grov underskattning, eftersom mer detaljerade blickar på universum kommer att visa ännu fler galaxer.,