koncepcja skali logarytmicznej obserwowalnego wszechświata. Galaktyki ustępują miejsca na dużą skalę… struktura i gorąca, gęsta Plazma Wielkiego Wybuchu na obrzeżach. Próba ustalenia, ile galaktyk istnieje we wszechświecie, jest jedną z wielkich kosmicznych misji naszych czasów.,
użytkownik Wikipedii Pablo Carlos Budassi
Kiedy patrzysz na nocne niebo, przez zasłonę gwiazd i płaszczyznę Drogi Mlecznej w pobliżu, nie możesz nie czuć się mały przed wielką otchłanią wszechświata, która leży poza nim. Chociaż prawie wszystkie z nich są niewidoczne dla naszych oczu, nasz obserwowalny Wszechświat, rozciągający się na dziesiątki miliardów lat świetlnych we wszystkich kierunkach, zawiera w sobie fantastycznie dużą liczbę galaktyk.,
jak wiele galaktyk tam jest kiedyś zagadką.szacunki rosną od tysięcy do milionów do miliardów. wszystko to wraz z udoskonaleniem technologii teleskopów. Gdybyśmy najprościej oszacowali, używając dzisiejszej najlepszej technologii, stwierdzilibyśmy, że w naszym wszechświecie jest 170 miliardów galaktyk. Ale wiemy więcej, a nasze współczesne szacunki są jeszcze wspanialsze: dwa biliony galaktyk. Oto jak się tam znaleźliśmy.
nasze najgłębsze badania galaktyk mogą ujawnić obiekty odległe o dziesiątki miliardów lat świetlnych, ale nawet o.., idealna technologia, będzie duża przerwa między najdalszą galaktyką a Wielkim Wybuchem. W pewnym momencie Nasze oprzyrządowanie po prostu nie może ujawnić ich wszystkich.
Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
w idealnym świecie po prostu policzymy je wszystkie. Wycelowywaliśmy teleskopy w niebo, przykrywaliśmy wszystko, zbieraliśmy każdy Foton wyemitowany w naszą stronę i wykrywaliśmy każdy obiekt, który tam był, bez względu na to, jak słaby., Z arbitralnie dobrą technologią i nieskończoną ilością zasobów, po prostu mierzylibyśmy wszystko we wszechświecie, a to nauczyłoby nas, ile galaktyk tam jest.
ale w praktyce to nie zadziała. Nasze teleskopy mają ograniczone rozmiary, co z kolei ogranicza liczbę fotonów, które mogą zebrać i rozdzielczości, jakie mogą osiągnąć. Istnieje kompromis między tym, jak słaby obiekt możesz zobaczyć, a tym, ile nieba możesz wziąć na raz. Część wszechświata jest zasłonięta przez materię., I im bardziej odległy jest obiekt, tym słabszy się wydaje; w pewnym momencie źródło jest na tyle daleko, że nawet obserwacja przez stulecie nie ujawni takiej galaktyki.
gwiazdy i galaktyki, które dziś widzimy, nie zawsze istniały, a im dalej do tyłu, tym bliżej… Wszechświat jest idealnie gładki, ale jest granica gładkości, jaką mógłby osiągnąć, w przeciwnym razie nie mielibyśmy dzisiaj żadnej struktury. Aby to wszystko wyjaśnić, potrzebujemy modyfikacji do Wielkiego Wybuchu: inflacji kosmologicznej.
NASA, ESA i A., Feild (STScI)
więc to, co możemy zrobić, to zobaczyć wyraźną część wszechświata bez ingerencji materii, gwiazd lub galaktyk tak głęboko, jak to możliwe. Im dłużej gapisz się na pojedynczy skrawek nieba, tym więcej światła zbierzesz i tym więcej ujawnisz. Po raz pierwszy zrobiliśmy to w połowie lat 90. za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble ' a, wskazując na Skrawek Nieba, o którym wiadomo, że praktycznie nic w nim nie ma, i po prostu usiąść na tym miejscu i pozwolić Wszechświatowi ujawnić to, co jest obecne.,
pusty obszar nieba, pokazany w żółtym polu W Kształcie Litery L, był obszarem wybranym do obserwacji… lokalizacja oryginalnego obrazu głębokiego pola Hubble ' a. Bez znanych gwiazd i galaktyk, w regionie pozbawionym gazu, pyłu lub znanej materii dowolnego typu, było to idealne miejsce, aby wpatrywać się w otchłań pustego wszechświata.
NASA / Digital Sky Survey, STScI
była to jedna z najbardziej ryzykownych strategii wszech czasów., Gdyby się nie udało, byłoby to stratą ponad tygodnia czasu na obserwację nowo skorygowanego Kosmicznego Teleskopu Hubble ' a, najbardziej poszukiwanego obserwatorium do pobierania danych. Ale jeśli to się uda, obiecało ujawnić spojrzenie na wszechświat w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie widzieliśmy.
zebraliśmy dane dla setek orbit, w wielu różnych długościach fal, mając nadzieję odkryć galaktyki, które były słabsze, bardziej odległe i trudniejsze do zobaczenia niż jakiekolwiek wcześniej wykryte. Mieliśmy nadzieję dowiedzieć się, jak naprawdę wygląda ultra-odległy Wszechświat., I kiedy ten pierwszy obraz w końcu został przetworzony i wydany, otrzymaliśmy widok niepodobny do żadnego innego.
oryginalny obraz głębokiego pola Hubble ' a, po raz pierwszy, ujawnił niektóre z najsłabszych, najbardziej… odległe galaktyki, jakie kiedykolwiek widziano. Tylko dzięki wielowątkowemu, długotrwałemu obrazowi ultra-odległego wszechświata możemy mieć nadzieję odkryć te nigdy wcześniej nie widziane obiekty.
R. Williams (STScI), the Hubble Deep Field Team i NASA
wszędzie, gdzie patrzyliśmy, we wszystkich kierunkach, były galaktyki. Nie tylko kilka, ale tysiące na tysiące z nich., Wszechświat nie był pusty i nie był ciemny; był pełen źródeł emitujących światło. O ile byliśmy w stanie zobaczyć, gwiazdy i galaktyki były gromadzone i gromadzone wszędzie.
ale były inne ograniczenia. Najbardziej odległe galaktyki są pochłonięte ekspansją wszechświata, powodując przesunięcie odległych galaktyk na Czerwono poza punkt, w którym nasze teleskopy optyczne i bliskiej podczerwieni (takie jak Hubble) mogłyby je wykryć. Skończone rozmiary i czasy obserwacji oznaczały, że można było zobaczyć tylko galaktyki powyżej pewnego progu jasności., I bardzo małe galaktyki o małej masie, jak Segue 3 na naszym podwórku, byłyby zbyt słabe i małe, by je rozwiązać.
tylko około 1000 gwiazd jest obecnych w całości w galaktykach karłowatych Segue 1 i Segue 3,… który ma masę grawitacyjną 600 000 słońc. Gwiazdy wchodzące w skład karłowatego satelity Segue 1 krążą tutaj. Jeśli nowe badania są poprawne, ciemna materia będzie podlegała innemu rozkładowi w zależności od tego, w jaki sposób powstawanie gwiazd w historii galaktyki ją rozgrzało.,
obserwatoria Marla Geha i Keck
Najlepszą próbą, jaką kiedykolwiek podjęliśmy, było Ekstremalne głębokie pole Hubble ' a (XDF), które przedstawiało złożony obraz ultrafioletowych, optycznych i podczerwonych danych. Obserwując tylko malutki skrawek nieba, tak mały, że zajęłoby to 32 miliony z nich, aby pokryć wszystkie możliwe kierunki, jakie możemy spojrzeć, zgromadziliśmy w sumie dane z 23 dni.,
układanie wszystkiego w jeden obraz ujawniło coś, czego nigdy wcześniej nie widziano: w sumie około 5500 galaktyk. Była to największa gęstość galaktyk kiedykolwiek obserwowana przez wąską, przypominającą ołówek wiązkę w przestrzeni.
ujawniły się różne kampanie o długiej ekspozycji, takie jak pokazane tutaj Ekstremalne głębokie pole Hubble ' a (XDF)… tysiące galaktyk w objętości wszechświata, która stanowi ułamek milionowej części nieba., Ale nawet z całą mocą Hubble ' a i powiększeniem soczewkowania grawitacyjnego, wciąż istnieją galaktyki poza tym, co jesteśmy w stanie zobaczyć.
NASA, ESA, H. Teplitz i M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI)
można by pomyśleć, że moglibyśmy oszacować liczbę galaktyk we wszechświecie, biorąc liczbę obserwowaną na tym zdjęciu i pomnożając ją przez liczbę takich obrazów, które zajęłyby całe niebo.,
w rzeczywistości można uzyskać spektakularną liczbę, robiąc to: 5500 pomnożone przez 32 miliony wychodzi na niesamowite 176 miliardów galaktyk.
ale to nie jest oszacowanie, to dolna granica. Nigdzie w tym oszacowaniu nie pojawiają się zbyt słabe, zbyt małe lub zbyt blisko innej galaktyki. Nigdzie nie pojawiają się galaktyki zasłonięte neutralnym gazem i pyłem, ani galaktyki znajdujące się poza możliwościami przesunięcia ku czerwieni Hubble ' a. Jednak, tak jak te galaktyki istnieją w pobliżu, powinny istnieć również w młodym, odległym wszechświecie.,
galaktyki porównywalne do dzisiejszej Drogi Mlecznej są liczne, ale młodsze galaktyki, które są mleczne… Podobne są z natury mniejsze, bardziej niebieskie, bardziej chaotyczne i bogatsze w gaz w ogóle niż galaktyki, które widzimy dzisiaj. / Align = „left” /
NASA i ESA
wielkim składnikiem, który musimy wymyślić prawdziwe oszacowanie, jest to, jak struktura dokładnie formuje się we wszechświecie., Jeśli możemy uruchomić symulację, która zaczyna się od:
- składników, które tworzą Wszechświat,
- właściwych warunków początkowych, które odzwierciedlają naszą rzeczywistość,
- i właściwych praw fizyki, które opisują naturę,
możemy symulować, jak taki Wszechświat ewoluuje. Możemy symulować, kiedy tworzą się gwiazdy, kiedy grawitacja przyciąga materię do wystarczająco dużych zbiorów, aby tworzyć galaktyki i porównywać to, co nasze symulacje przewidują z wszechświatem, zarówno bliskim, jak i Dalekim, który faktycznie obserwujemy.,
być może zaskakująco, we wczesnym Wszechświecie jest więcej galaktyk niż obecnie. Ale nic dziwnego, że są mniejsze, mniej masywne i przeznaczone są do połączenia się w Stare spirale i eliptyki, które dominują we wszechświecie, w którym obecnie żyjemy. Symulacje, które najlepiej pasują do rzeczywistości, zawierają ciemną materię, ciemną energię i małe fluktuacje nasion, które z czasem rozrastają się w gwiazdy, galaktyki i gromady galaktyk.,
co najciekawsze, kiedy spojrzymy na symulacje, które najlepiej pasują do obserwowanych danych, możemy wyodrębnić, opierając się na naszym najbardziej zaawansowanym zrozumieniu, które kępy struktury powinny równać się galaktyce w naszym wszechświecie.
symulacja wielkoskalowej struktury wszechświata. Określenie, które regiony są gęste i… wystarczająco masywne, aby odpowiadać galaktykom, w tym liczbie galaktyk, które istnieją, jest wyzwaniem, do którego kosmolodzy dopiero teraz stają.
Dr., Zarija Lukic
Kiedy dokładnie to zrobimy, otrzymamy liczbę, która nie jest dolną granicą, ale raczej oszacowanie rzeczywistej liczby galaktyk zawartych w naszym obserwowalnym wszechświecie. Niezwykła odpowiedź?
od dziś w naszym obserwowalnym wszechświecie powinny istnieć dwa biliony galaktyk.
jednak ta liczba znacznie różni się od oszacowania dolnego limitu, które wymyśliliśmy z obrazu Hubble ' a eXtreme Deep Field., Dwa biliony w porównaniu do 176 miliardów oznacza, że ponad 90% galaktyk w naszym wszechświecie jest poza możliwościami wykrywania nawet największego Obserwatorium ludzkości, nawet jeśli szukamy prawie miesiąc na raz.
dwie pobliskie galaktyki widoczne w ultrafiolecie-pole Południowe, z których jedna jest… aktywne formowanie nowych gwiazd (niebieskich) i innych, które są po prostu normalną galaktyką. W tle można zobaczyć odległe galaktyki z ich populacjami gwiazdowymi., Mimo, że są rzadsze, nadal istnieją późne galaktyki aktywnie formujące ogromne ilości nowych gwiazd.
NASA, ESA, P. Oesch (University of Geneva) i M. Montes (University of New South Wales)
z biegiem czasu galaktyki połączyły się i rosły, ale małe, słabe galaktyki pozostają do dziś. Nawet w naszej lokalnej grupie wciąż odkrywamy galaktyki, które zawierają zaledwie tysiące gwiazd, a liczba znanych nam galaktyk wzrosła do ponad 70., Najsłabsze, najmniejsze, najbardziej odległe galaktyki wciąż pozostają nieodkryte, ale wiemy, że muszą tam być. Po raz pierwszy możemy naukowo oszacować, ile galaktyk znajduje się we wszechświecie.
kolejnym krokiem w Wielkiej kosmicznej układance jest znalezienie i scharakteryzowanie jak największej ich liczby oraz zrozumienie, w jaki sposób wszechświat wyrósł. Kierowani przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i kolejną generację naziemnych obserwatoriów, w tym lsst, GMT i ELT, jesteśmy gotowi odkryć niewidzialny dotąd wszechświat, jak nigdy dotąd.