Dette Er Hvordan Vet Vi at Det Er To Milliarder Galakser I Universet

Når du stirrer opp på himmelen, gjennom sløret av stjerner, og flyet av melkeveien i nærheten, du kan ikke hjelpe, men føler liten før den store avgrunnen av Universet som ligger utenfor. Selv om nesten alle av dem er usynlig for våre øyne, våre observerbare Universet, som strekker seg flere titalls milliarder av lysår i alle retninger, inneholder en utrolig stort antall galakser i det.,

Akkurat hvor mange galakser finnes der ute-som pleide å være et mysterium, med anslag som stiger opp fra tusener til millioner til milliarder, alle som teleskop teknologi forbedret. Hvis vi gjorde det vanligste anslaget ved hjelp av dagens beste teknologien, vil vi påstå at det finnes over 170 milliarder galakser i Universet vårt. Men vi vet mer enn det, og vår moderne estimat er enda finere: to milliarder galakser. Her er hvordan vi kom dit.

I en ideell verden ville vi bare telle dem alle. Vi vil peke våre teleskop mot himmelen, dekke hele greia, samler hvert foton som slippes ut på vår måte, og oppdage hver gjenstand som var der, uansett hvor svake., Med vilkårlig god teknologi og en uendelig mengde ressurser, ville vi rett og slett måle alt i Universet, og som ville lære oss hvor mange galakser finnes der ute.

Men i praksis, det vil ikke fungere. Våre teleskoper er begrenset i størrelse, noe som i sin tur begrenser hvor mange fotoner de kan samle og de vedtak de kan oppnå. Det er en trade-off mellom hvor svake et objekt du kan se og hvor mye av himmelen kan du ta inn på en gang. Noen av Universet er skjult av en mellomliggende saken., Og de mer fjerne et objekt er, desto svakere det vises; på et tidspunkt, en kilde er langt nok unna til at selv observere for et århundre vil ikke avsløre slik en galaxy.

Så hva vi kan gjøre, i stedet, er å vise en klar del av Universet uten mellomliggende saken, stjerner og galakser så dypt som mulig. Jo lenger du stirrer på en enkel oppdatering av himmelen, jo mer lys du vil samle inn og jo mer du kommer til å avsløre om det. Vi første gjorde dette i midten av 1990-tallet med Hubble-Teleskopet, som peker på en lapp av himmelen som var kjent for å ha praktisk talt ingenting i det, og å bare sitte på plass og la Universet avsløre hva som var til stede.,

Det var en av de mest risikable strategier for all-time., Hvis det mislyktes, ville det ha vært en sløsing med over en uke for å observere tid på den nylig rettet Hubble Space Telescope, verdens mest ettertraktede observatory å ta med data. Men hvis det lykkes, er det lovet å avsløre et glimt av Universet på en måte vi aldri hadde sett før.

Vi har samlet inn data for hundrevis av baner, på tvers av en rekke forskjellige bølgelengder, i håp om å avsløre galakser som ble svakere, mer fjernt, og vanskeligere å se enn noen vi hadde oppdaget før. Vi håpet å lære hva ultra-fjerne Universet virkelig så ut som., Og når det første bildet til slutt ble behandlet og gitt ut, fikk vi se i motsetning til alle andre.

alt vi så, i alle retninger, det var galakser. Ikke bare noen få, men tusener på tusener av dem., Universet var ikke tom, og det var ikke mørkt; det var fullt av light-emitting kilder. Så langt som vi var i stand til å se, stjerner og galakser ble klumpet seg og samlet overalt.

Men det var andre grenser. De mest fjerntliggende galakser som er fanget opp i den utvidelsen av Universet, forårsaker fjerne galakser til «rødforskyvning» forbi det punktet hvor våre optisk og nær-infrarøde teleskop (som Hubble) kunne oppdage dem. Avgrensede størrelser og observere tider betydde at bare galakser over en bestemt lysstyrke terskelen kan bli sett på., Og veldig liten, lav masse og galakser, som Overgang 3 i vår egen bakgård, ville være en altfor svak og liten til å løse.

Slik at vi kunne presse forbi vår teknologiske grenser fra midten av 1990-tallet bildet, men selv så, vi kan aldri få alle galakser. Den beste forsøk vi noensinne laget var Hubble ekstreme Dyp Feltet (XD), som representerte et sammensatt bilde av ultrafiolett, optiske og infrarøde data. Ved å observere bare en liten del av himmelen så liten at den ville ta på 32 millioner av dem til å dekke alle mulige retninger vi kan se, har vi samlet en total av 23 dager igjen av data.,

du Legger alt sammen til et enkelt bilde avslørt noe som aldri før har sett: en sum på rundt 5.500 galakser. Dette representerte den høyeste tettheten av galakser som noensinne er observert gjennom en smal, blyant-som bredde seg i rommet.

Du kanskje tror derfor at vi kan anslå antall galakser i Universet ved å ta antall observerte vi i dette bildet, og multiplisere det med antallet av slike bilder, og det ville ta å dekke hele himmelen.,

du kan faktisk få en spektakulær nummer ved å gjøre slik: 5500 multiplisert med 32 millioner kroner kommer ut til en utrolig 176 milliarder galakser.

Men det er ikke et overslag; og det er en nedre grense. Ingen steder i at anslaget gjør de alt for svakt, er for liten, eller for nær-til-en annen galakser dukke opp. Intet gjøre galakser påverka av nøytral gass og støv vises, og heller ikke galaksene ligger utenfor den «rødforskyvning» evner av Hubble. Likevel, akkurat som de galakser finnes i nærheten, de burde eksistere i den unge, fjerne Univers som godt.,

Den store ingrediens som vi trenger å komme opp med en ekte anslå, da, er hvordan strukturen nøyaktig former i Universet., Hvis vi kan kjøre en simulering som starter med:

• ingrediensene som utgjør Universet,
• høyre innledende vilkår som reflekterer vår virkelighet,
• og rette lover som beskriver naturen,

vi kan simulere hvordan Universet utvikler seg. Vi kan simulere når stjernene form, når tyngdekraften trekker saken i stor nok til samlinger for å skape galakser, og til å sammenligne hva våre simuleringer kan forutsi med Universet, både nær-og-langt, at vi faktisk kan observere.,

Kanskje litt overraskende er det flere galakser de tidlige Universet enn det er i dag. Men ikke overraskende, de er mindre, mindre massive, og er bestemt til å flette sammen til den gamle spiraler og ellipticals som dominerer Universet vi lever i i dag. Simulasjonene som stemmer best med virkeligheten inneholder mørk materie, mørk energi, og små, frø svingninger som vil vokse over tid, i stjerner, galakser, og klynger av galakser.,

Mest bemerkelsesverdig, når vi ser på de simuleringer som samsvarer med observerte data det beste vi kan trekke ut, basert på våre mest avanserte forståelse, som klumper av strukturen bør representere en galaxy innenfor vårt Univers.

Når vi gjør akkurat det, får vi et tall som ikke er en nedre grense, men snarere et estimat for den sanne antall galakser som finnes i vårt observerbare Univers. Den bemerkelsesverdige svar?

i dag er det to milliarder galakser, bør finnes i vårt observerbare Univers.

Likevel, at antallet er så utrolig forskjellig fra den nedre grensen anslår vi kom opp med fra Hubble ekstreme Dyp Feltet bildet., To billion versus 176 milliarder betyr at mer enn 90% av galakser i Universet vårt er utenfor deteksjon evner til selv menneskehetens største observatorium, selv om vi ser for nesten en måned av gangen.

Over tid, galakser slått sammen og vokste, men små, svake galakser fortsatt i dag. Selv i vår egen Lokale Gruppe, vi er fortsatt oppdage galakser som inneholder bare tusenvis av stjerner, og antall galaksene vi kjenner til, har økt til mer enn 70., Den fjerneste, minste, mest fjerntliggende galakser av alle fortsetter å gå uoppdaget, men vi vet at de må være der. For første gang kan vi vitenskapelig anslå hvor mange galakser finnes der ute i Universet.

Det neste trinnet i den store kosmiske puslespillet er å finne og karakterisere som mange av dem som mulig, og for å forstå hvordan Universet vokste opp. Ledet av James Webb Space Telescope og neste generasjon av bakkebaserte jorden, inkludert LSST, GMT, og ELT, vi er klar til å avsløre den hittil usett Universet som aldri før.