Artist ‘ s logaritmische schaal conceptie van het waarneembare universum. Sterrenstelsels maken plaats voor grootschalige… structuur en het hete, dichte plasma van de oerknal aan de rand. Proberen te achterhalen hoeveel sterrenstelsels er bestaan in het universum is een van de grote kosmische quests van onze tijd.,
Wikipedia gebruiker Pablo Carlos Budassi
wanneer je omhoog kijkt naar de nachtelijke hemel, door de sluier van sterren en het vlak van de Melkweg in de buurt, kun je niet anders dan je klein voelen voor de grote afgrond van het universum dat daarachter ligt. Hoewel ze bijna allemaal onzichtbaar zijn voor onze ogen, bevat ons waarneembare universum, dat zich uitstrekt over tientallen miljarden lichtjaren in alle richtingen, een fantastisch groot aantal sterrenstelsels erin.,
hoeveel sterrenstelsels er zijn was vroeger een mysterie, met schattingen die stijgen van de duizenden tot de miljoenen tot de miljarden, allemaal naarmate de telescooptechnologie verbeterde. Als we de meest eenvoudige schatting zouden maken met de beste technologie van vandaag, zouden we zeggen dat er 170 miljard sterrenstelsels in ons universum zijn. Maar we weten meer dan dat, en onze moderne schatting is nog groter: twee biljoen sterrenstelsels. Zo zijn we daar gekomen.
onze diepste sterrenstelsels kunnen objecten op tientallen miljarden lichtjaren afstand onthullen, maar zelfs met…, ideale technologie, zal er een grote afstand kloof tussen het verste sterrenstelsel en de oerknal. Op een gegeven moment kan onze instrumentatie ze niet allemaal onthullen.
Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
in een ideale wereld zouden we ze gewoon allemaal tellen. We richtten onze telescopen naar de hemel, bedekten het hele ding, verzamelden elk uitgestraald foton en detecteerden elk object dat er was, hoe zwak ook., Met willekeurig goede technologie en een oneindige hoeveelheid middelen, meten we gewoon alles in het heelal, en dat zou ons leren hoeveel sterrenstelsels er zijn.
maar in de praktijk werkt dat niet. Onze telescopen zijn beperkt in grootte, wat op zijn beurt beperkt hoeveel fotonen ze kunnen verzamelen en de resoluties die ze kunnen bereiken. Er is een afweging tussen hoe zwak een object je kunt zien en hoeveel van de lucht je in één keer kunt opnemen. Een deel van het universum wordt verduisterd door tussenliggende materie., En hoe verder een object is, hoe zwakker het lijkt; op een gegeven moment is een bron ver genoeg weg dat zelfs een eeuw observeren zo ‘ n sterrenstelsel niet zal onthullen.
de sterren en sterrenstelsels die we vandaag zien bestonden niet altijd, en hoe verder we teruggaan, hoe dichter bij… perfect glad wordt het universum, maar er is een limiet aan de gladheid die het had kunnen bereiken, anders zouden we vandaag helemaal geen structuur hebben. Om het allemaal uit te leggen, hebben we een wijziging van de oerknal nodig: kosmologische inflatie.
NASA, ESA en A., Fild (STScI)
dus wat we in plaats daarvan kunnen doen, is een duidelijk deel van het heelal bekijken zonder materie, sterren of sterrenstelsels zo diep mogelijk in te grijpen. Hoe langer je naar een stukje hemel staart, hoe meer licht je verzamelt en hoe meer je erover onthult. We deden dit voor het eerst in het midden van de jaren negentig met de Hubble Ruimtetelescoop, wijzend naar een stuk hemel waarvan bekend was dat er praktisch niets in zat, en gewoon op die plek te zitten en het universum te laten onthullen wat er aanwezig was.,
het lege gebied van de hemel, weergegeven in het gele L-vormige kader, was het gebied dat werd gekozen om te observeren… locatie van de originele Hubble Deep Field afbeelding. Met geen bekende sterren of sterrenstelsels in het, in een gebied verstoken van gas, stof, of bekende materie van welk type dan ook, dit was de ideale locatie om te staren in de afgrond van het lege universum.
NASA/Digital Sky Survey, STScI
Het was een van de meest risicovolle strategieën aller tijden., Als het mislukt, zou het een verspilling zijn geweest van meer dan een week observatietijd op de nieuw gecorrigeerde Hubble Ruimtetelescoop, het meest gewilde observatorium om gegevens mee te nemen. Maar als het lukte, beloofde het een glimp van het universum te onthullen op een manier die we nog nooit eerder hadden gezien.
We verzamelden gegevens voor honderden banen, over een veelheid van verschillende golflengten, in de hoop sterrenstelsels te onthullen die zwakker, verder weg en moeilijker te zien waren dan alle andere sterrenstelsels die we eerder hadden ontdekt. We hoopten te leren hoe het Ultra-verre universum er echt uitzag., Toen dat eerste beeld eindelijk werd verwerkt en vrijgegeven, kregen we een uniek beeld.
de originele Hubble Deep Field-afbeelding toonde voor het eerst enkele van de zwakste, meest… verre sterrenstelsels ooit gezien. Alleen met een breedtegraad, lange-belichtingsaanzicht van het ultra-verre universum konden we hopen om deze nooit eerder gezien objecten te onthullen.R. Williams (STScI), het Hubble Deep Field Team en NASA
overal waar we keken, in alle richtingen, waren er sterrenstelsels. Niet slechts een paar, maar duizenden en duizenden van hen., Het universum was niet leeg en het was niet donker; het was vol met lichtgevende bronnen. Voor zover we konden zien, waren sterren en sterrenstelsels overal samengeklonterd en geclusterd.
maar er waren andere limieten. De verste sterrenstelsels zijn verstrikt in de uitdijing van het heelal, waardoor verre sterrenstelsels roodverschuiven voorbij het punt waar onze optische en nabij-infrarode telescopen (zoals Hubble) ze konden detecteren. Eindige afmetingen en waarnemingstijden betekenden dat alleen de sterrenstelsels boven een bepaalde helderheidsdrempel konden worden gezien., En zeer kleine melkwegstelsels met een lage massa, zoals Segue 3 in onze eigen achtertuin, zouden veel te zwak en klein zijn om op te lossen.
slechts ongeveer 1000 sterren zijn aanwezig in het geheel van dwergsterrenstelsels Segue 1 en Segue 3… die een gravitatiemassa heeft van 600.000 zonnen. De sterren van de Dwergsatelliet Segue 1 zijn hier omcirkeld. Als nieuw onderzoek correct is, dan zal donkere materie een andere verdeling gehoorzamen, afhankelijk van hoe de stervorming, over de geschiedenis van de Melkweg, het heeft verhit.,
Marla Geha en Keck observatoria
dus we konden voorbij onze technologische grenzen van dat midden jaren 1990 beeld, maar toch, we konden nooit alle sterrenstelsels te krijgen. De beste poging die we ooit hebben gedaan was het Hubble eXtreme Deep Field (XDF), dat een samengesteld beeld van ultraviolet, optische en infrarode gegevens vertegenwoordigde. Door slechts een klein stukje hemel te observeren, zo klein dat er 32 miljoen van nodig zouden zijn om alle mogelijke richtingen te dekken die we konden zoeken, verzamelden we in totaal 23 dagen aan gegevens.,
door alles samen te stapelen in een enkel beeld onthulde zich iets dat nog nooit eerder was gezien: in totaal ongeveer 5.500 sterrenstelsels. Dit vertegenwoordigde de hoogste dichtheid van sterrenstelsels ooit waargenomen door een smalle, potlood-achtige straal in de ruimte.
verschillende campagnes voor langdurige blootstelling, zoals het hier getoonde Hubble eXtreme Deep Field (XDF), hebben aangetoond… duizenden sterrenstelsels in een volume van het heelal dat een fractie van een miljoenste van de hemel vertegenwoordigt., Maar zelfs met de kracht van Hubble, en de vergroting van de gravitatielens, zijn er nog steeds sterrenstelsels die verder gaan dan wat we kunnen zien.
NASA, ESA, H. Teplitz en M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), en Z. Levay (STScI)
Je zou denken, dus dat konden we schatten het aantal sterrenstelsels in het Heelal door het aantal zagen we in dit beeld en deze te vermenigvuldigen met het aantal van dergelijke beelden zou nemen om de hele hemel.,
in feite kun je een spectaculair getal krijgen door dit te doen: 5500 vermenigvuldigd met 32 miljoen komt uit op een ongelooflijke 176 miljard sterrenstelsels.
maar dat is geen schatting; dat is een ondergrens. Nergens in die schatting verschijnen de te-vage, te-kleine, of te-dicht-bij-een andere sterrenstelsels. Nergens verschijnen de sterrenstelsels die verduisterd worden door het neutrale gas en stof, noch verschijnen de sterrenstelsels die zich buiten de roodverschuivingsmogelijkheden van Hubble bevinden. Maar net zoals die sterrenstelsels in de buurt bestaan, zouden ze ook in het jonge, verre universum moeten bestaan.,
melkwegstelsels vergelijkbaar met de huidige Melkweg zijn talrijk, maar jongere melkwegstelsels die melkachtig zijn… Way-like zijn inherent kleiner, blauwer, chaotischer, en rijker aan gas in het algemeen dan de sterrenstelsels die we vandaag zien. Voor de eerste sterrenstelsels van allemaal, moet dit tot het uiterste worden genomen, en blijft geldig zo ver terug als we ooit hebben gezien.
NASA en ESA
het grote ingrediënt dat we nodig hebben om met een echte schatting te komen, is dan hoe structuur zich nauwkeurig vormt in het universum., Als we een simulatie kunnen uitvoeren die begint met:
- de ingrediënten waaruit het universum bestaat,
- de juiste beginomstandigheden die onze werkelijkheid weerspiegelen,
- en de juiste natuurwetten die de natuur beschrijven,
kunnen we simuleren hoe zo ‘ n universum evolueert. We kunnen simuleren wanneer sterren ontstaan, wanneer zwaartekracht materie in grote collecties trekt om sterrenstelsels te creëren, en om te vergelijken wat onze simulaties voorspellen met het heelal, zowel dichtbij als veraf, dat we eigenlijk waarnemen.,
misschien verrassend genoeg zijn er meer sterrenstelsels in het vroege heelal dan er nu zijn. Maar niet verwonderlijk, ze zijn kleiner, minder massief, en zijn voorbestemd om samen te smelten in de oude spiralen en ellipsen die het universum domineren dat we op dit moment bewonen. De simulaties die het best overeenkomen met de werkelijkheid bevatten donkere materie, donkere energie en kleine zaadfluctuaties die na verloop van tijd zullen uitgroeien tot sterren, sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels.,als we kijken naar de simulaties die het best overeenkomen met de geobserveerde gegevens, kunnen we, op basis van ons meest geavanceerde begrip, extraheren welke klonten van structuur gelijk zouden moeten zijn aan een melkwegstelsel in ons universum.
een simulatie van de grootschalige structuur van het universum. Bepalen welke regio ‘ s dicht zijn en… massief genoeg om te corresponderen met sterrenstelsels, inclusief het aantal sterrenstelsels dat bestaat, is een uitdaging waar kosmologen nu pas toe toenemen.
Dr., Zarija Lukic
wanneer we precies dat doen, krijgen we een getal dat geen ondergrens is, maar eerder een schatting voor het ware aantal sterrenstelsels in ons waarneembare universum. Het opmerkelijke antwoord?
vanaf vandaag zouden er twee biljoen sterrenstelsels moeten bestaan binnen ons waarneembare universum.
toch is dat aantal zo opmerkelijk verschillend van de ondergrens schatting die we uit de Hubble eXtreme Deep Field afbeelding kwamen., Twee biljoen versus 176 miljard betekent dat meer dan 90% van de sterrenstelsels in ons universum buiten de detectiemogelijkheden van zelfs de grootste observatory van de mensheid zijn, zelfs als we bijna een maand per keer kijken.
twee nabije sterrenstelsels zoals te zien in het ultraviolet zicht van het goederen-Zuidveld, waarvan er één is… actief vormen van nieuwe sterren (blauw) en de andere die gewoon een normaal sterrenstelsel. Op de achtergrond zijn verre sterrenstelsels ook te zien met hun stellaire populaties., Hoewel ze zeldzamer zijn, zijn er nog steeds late sterrenstelsels die enorme hoeveelheden nieuwe sterren vormen.NASA, ESA, P. Oesch (Universiteit van Genève), en M. Montes (Universiteit van New South Wales)
in de loop van de tijd fuseerden sterrenstelsels en groeiden, maar kleine, zwakke sterrenstelsels blijven vandaag de dag bestaan. Zelfs in onze eigen lokale groep ontdekken we nog steeds sterrenstelsels die slechts duizenden sterren bevatten, en het aantal sterrenstelsels waarvan we weten is toegenomen tot meer dan 70., De zwakste, kleinste, verste sterrenstelsels van allemaal blijven onontdekt, maar we weten dat ze er moeten zijn. Voor het eerst kunnen we wetenschappelijk schatten hoeveel sterrenstelsels er zijn in het heelal.
de volgende stap in de grote kosmische puzzel is om zoveel mogelijk van hen te vinden en te karakteriseren, en te begrijpen hoe het universum opgroeide. Onder leiding van de James Webb ruimtetelescoop en de volgende generatie aardobservatoria, waaronder LSST, GMT en de ELT, zijn we klaar om het tot nu toe ongeziene universum als nooit tevoren te onthullen.