Vintergatan är den galax där jorden är bosatt. En del av den är synlig på en klar natt från jorden, som ett tjockt band av stjärnor som sträcker sig över himlen. Vi kan se tusentals av dessa stjärnor med blotta ögat, och många fler i ett teleskop. Men hur många stjärnor är i Vintergatan?
”det är en förvånansvärt svår fråga att svara på. Du kan inte bara sitta och räkna stjärnorna, i allmänhet, i en galax”, säger David Kornreich, biträdande professor vid Ithaca College i New York., Han var grundare av Tjänsten ”Ask An Astronomer” vid Cornell University.
även i Andromeda — galaxen-som är ljus, stor och relativt nära jorden, på 2,3 miljoner ljusår bort — är bara de största stjärnorna och några variabla stjärnor (särskilt cepheidvariabler) tillräckligt ljusa För att lysa i teleskop från det avståndet. En stjärna i solstorlek skulle vara för svår för oss att se. Så astronomer uppskattar, med hjälp av några av teknikerna nedan.,
Vintergatans struktur
från observationer vet astronomer att Vintergatan är en spärrad spiralgalax som är cirka 100 000 ljusår över. En vy utanför galaxen skulle avslöja en central bulge omgiven av fyra armar, två stora och två mindre. Vintergatans stora armar är kända som Perseus och Skytten. Solen ligger i en av två mindre sporer, som kallas Orionarmen.
galaxen har också en stor hot-gas halo runt det som är flera hundratusentals ljusår i diameter., Astronomer uppskattar att haloen är lika massiv som alla stjärnor i Vintergatan. Många av Vintergatans stjärnor är dock svåra att se. Det beror på att galaxens centrum har en galaktisk utbuktning fylld med stjärnor, gas och damm — samt ett supermassivt svart hål. Detta område är så tjockt med material att även kraftfulla teleskop inte kan se igenom det. Astronomer är inte säkra på när och hur bulan bildades. några tyder på att Vintergatans tidiga historia förändrades när galaxen kolliderade med en annan.,
astronomer brukade tro att alla stjärnor i universum var placerade inuti Vintergatan, men det förändrades på 1920-talet. astronomen Edwin Hubble använde en stjärna som kallas en cepheidvariabel för att mäta avstånd i himlen. Därifrån lärde astronomer sig att det fanns hela galaxer i universum som skilde sig från Vintergatan.
massiv undersökning
det primära sättet astronomer uppskattar stjärnor i en galax är genom att bestämma galaxens massa., Massan uppskattas genom att titta på hur galaxen roterar, liksom dess spektrum med hjälp av spektroskopi.
alla galaxer rör sig bort från varandra, och deras ljus flyttas till den röda änden av spektrumet eftersom detta sträcker ut ljusets våglängder. Detta kallas rödförskjutning.”I en roterande galax kommer det dock att finnas en del som är mer” blåskiftad ” eftersom den delen rör sig något mot jorden. Astronomer måste också veta vad galaxens lutning eller orientering är innan man gör en uppskattning, vilket ibland helt enkelt är en ”utbildad gissning”, sa Kornreich.,
en teknik som kallas ”Long-slit spectroscopy” är bäst för att utföra denna typ av arbete. Här ses ett långsträckt föremål som en galax genom en långsträckt slits, och ljuset bryts med hjälp av en enhet som ett prisma. Detta bryter ut stjärnornas färger i regnbågens färger.
några av dessa färger kommer att saknas, visar samma ”mönster” av saknade delar som vissa delar av det periodiska systemet. Detta låter astronomer räkna ut vilka element som finns i stjärnorna. Varje typ av stjärna har ett unikt kemiskt fingeravtryck som skulle dyka upp i teleskop., (Detta är grunden för obafgkm sekvens astronomer använder för att skilja mellan olika typer av stjärnor.)
alla typer av teleskop kan göra denna typ av spektroskopi arbete. Kornreich använder ofta 200-tums teleskopet vid Palomarobservatoriet vid California Institute of Technology, men han tillade att nästan alla teleskop av tillräcklig storlek skulle vara tillräckliga.
idealet skulle vara att använda ett teleskop i omloppsbana eftersom spridning sker i jordens atmosfär från ljusföroreningar och även från naturliga händelser — även något så enkelt som en solnedgång., Rymdteleskopet Hubble är ett observatorium känt för denna typ av arbete, tillade Kornreich. Ett efterföljare observatorium som kallas James Webb Space Telescope förväntas lansera i 2020. Utmaningen är dock att Hubble är ett teleskop i hög efterfrågan-och detsamma förväntas av Webb efter lanseringen. Observatorierna kan inte lägga all tid på att uppskatta galaxmassan.
hur mycket av massan är Stjärnor?
mellan olika galaxer med samma massa kan det finnas variationer i stjärntyperna och den totala massan., Kornreich varnade detta skulle vara mycket svårt att tala om i allmänhet, men sade att en skillnad skulle kunna titta på elliptiska galaxer vs spiralgalaxer som vår egen, Vintergatan. Elliptiska galaxer tenderar att ha fler röda dvärgstjärnor av K – och M-typ än spiralgalaxer. Eftersom elliptiska galaxer är äldre kommer de att ha mindre gas eftersom det blåstes bort under deras utveckling.
När en galax massa är bestämd, är den andra knepiga saken att räkna ut hur mycket av den massan som är gjord av stjärnor., Det mesta av massan kommer att bestå av mörk materia, en typ av materia som inte avger något ljus men som tros utgöra det mesta av universums massa.
”Du måste modellera galaxen och se om du kan förstå vad andelen av den massan av stjärnor är”, sa Kornreich. ”I en typisk galax, om du mäter dess massa genom att titta på rotationskurvan, är cirka 90 procent av det Mörk materia.,”
med mycket av de återstående” sakerna ” i galaxen som består av diffus gas och damm uppskattade Kornreich att cirka 3 procent av galaxens massa kommer att bestå av stjärnor, men det kan variera. Vidare kan storleken på stjärnorna i sig variera kraftigt från något som är storleken på vår sol, till något dussintals gånger mindre eller större.Antalet stjärnor är ungefär …
så finns det något sätt att räkna ut hur många stjärnor är säkert? I slutändan kommer det ner till en uppskattning., I en beräkning har Vintergatan en massa på cirka 100 miljarder solmassor, så det är lättast att översätta det till 100 miljarder stjärnor. Detta står för stjärnorna som skulle vara större eller mindre än vår sol, och genomsnitt ut dem. Massan är dock svår att beräkna — andra uppskattningar har sagt att galaxen har en massa på mellan 400 miljarder och 700 miljarder solmassor.
Europeiska rymdbyråns Gaia-uppdrag kartlägger platserna för cirka 1 miljard stjärnor i Vintergatan., ESA säger att Gaia kommer att kartlägga 1 procent av stjärnhalten i Vintergatan, vilket ger uppskattningen av de totala stjärnorna i vår galax till 100 miljarder. Gaia mål är att göra den bästa någonsin tredimensionella kartan över Vintergatan.
förbehållet, sade Kornreich, är att dessa siffror är approximationer. Mer avancerade modeller kan göra approximationen mer exakt, men det skulle vara mycket svårt att räkna stjärnorna en efter en och berätta säkert hur många som finns i galaxen.