Hány Galaxis Létezik?

galaxisok — azok a hatalmas csillaggyűjtemények, amelyek benépesítik univerzumunkat — mindenütt megtalálhatók. De hány galaxis van az univerzumban? Megszámolni őket lehetetlen feladatnak tűnik. A puszta számok egy probléma — amint a számlálás milliárdokba kerül, eltart egy ideig az összeadás elvégzése. Egy másik probléma az eszközeink korlátozása. A legjobb kilátás érdekében a távcsőnek nagy nyílással kell rendelkeznie (a fő tükör vagy lencse átmérője), és a légkör felett kell elhelyezkednie, hogy elkerülje a Föld levegőjének torzulását.

ennek a ténynek talán a leginkább rezonáns példája a Hubble eXtreme Deep Field (XDF), egy kép, amelyet a Hubble Űrteleszkóp 10 éves fényképeinek kombinálásával készítettek. A NASA szerint a távcső egy kis égboltot figyelt meg ismételt látogatások során, összesen 50 napig. Ha a hüvelykujját karnyújtásnyira tartaná, hogy ellepje a holdat, az XDF területe körülbelül akkora lenne, mint egy csap feje. A gyenge fény összegyűjtésével sok órányi megfigyelés során az XDF galaxisok ezreit tárta fel, mind a közelben, mind a nagyon távoli helyeken, így ez az univerzum legmélyebb képe, amelyet valaha készítettek. Tehát, ha ez az egyetlen kis folt több ezer, képzelje el, hány további galaxis található más foltokban.

míg a különböző szakértők becslései eltérőek, az elfogadható tartomány 100 milliárd és 200 milliárd galaxis között van-mondta Mario Livio, a baltimore-i (Maryland) Űrteleszkóp Tudományos Intézet asztrofizikusa. Amikor a James Webb Űrteleszkóp 2020-ban elindul, az obszervatórium várhatóan még több információt tár fel az univerzum korai galaxisairól.

mélyen

Livio legjobb tudása szerint a Hubble a legjobb eszköz a galaxisok számlálására és becslésére. Az 1990-ben elindított távcső kezdetben torzult a fő tükörén, amelyet 1993-ban egy transzfer látogatás során korrigáltak. A Hubble több fejlesztésen és szervizlátogatáson is átesett a 2009.májusi utolsó űrsikló-misszióig.

1995-ben a csillagászok az Ursa Major üres régiójára irányították a távcsövet, és 10 napnyi megfigyelést gyűjtöttek össze. Az eredmény becslések szerint 3000 halvány galaxis volt egyetlen keretben, amelyek olyan homályosak voltak, mint a 30.magnitúdó. (Összehasonlításképpen, az északi csillag vagy a Polaris körülbelül 2.nagyságrendű. Ezt a Képösszetételt Hubble Mélymezőnek hívták, és ez volt a legtávolabbi, amit valaha láttak az univerzumban.

amint a Hubble teleszkóp frissítette műszereit, a csillagászok kétszer megismételték a kísérletet. 2003-ban és 2004-ben a tudósok létrehozták a Hubble Ultra Deep Field-et, amely egy millió másodperces expozíció alatt körülbelül 10 000 galaxist fedezett fel a Fornax csillagkép egy kis pontján.

2012-ben, ismét korszerűsített eszközökkel, a tudósok a távcsövet használták az Ultra mély mező egy részének megtekintésére. Még ebben a szűkebb látómezőben is a csillagászok mintegy 5500 galaxist tudtak észlelni. A kutatók ezt extrém mély mezőnek nevezték el.

mindent összevetve, a Hubble körülbelül 100 milliárd galaxist tár fel az univerzumban, de ez a szám valószínűleg körülbelül 200 milliárdra növekszik, ahogy a távcső technológiája javul az űrben-mondta Livio Space.com.

Csillagok számlálása

bármilyen eszközt is használnak, a galaxisok számának becslésére szolgáló módszer ugyanaz. A távcső által ábrázolt égbolt részét veszi (ebben az esetben a Hubble). Ezután-az égbolt szeletének az egész univerzumhoz viszonyított arányával-meghatározhatja a galaxisok számát az univerzumban.

“Ez azt feltételezi, hogy nincs nagy kozmikus variancia, hogy az univerzum homogén” – mondta Livio. “Jó okunk van feltételezni, hogy ez a helyzet. Ez a kozmológiai elv.”

az elv Albert Einstein általános relativitáselméletére nyúlik vissza. Einstein szerint a gravitáció a tér és az idő torzulása. Ezzel a megértéssel több tudós (köztük Einstein) megpróbálta megérteni, hogy a gravitáció hogyan befolyásolja az egész univerzumot.

“a legegyszerűbb feltételezés az, hogy ha elég gyenge látással nézzük meg az univerzum tartalmát, akkor nagyjából ugyanolyannak tűnik mindenhol és minden irányban” – mondta a NASA. “Vagyis az anyag az univerzumban homogén és izotróp, ha nagyon nagy léptékben átlagoljuk. Ezt nevezzük kozmológiai elvnek.”

a működő kozmológiai elv egyik példája a kozmikus mikrohullámú háttér, a sugárzás, amely az univerzum korai szakaszának maradványa az ősrobbanás után. Olyan eszközöket használva, mint a NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópia szondája, a csillagászok azt találták, hogy a CMB gyakorlatilag azonos, bárhol is néz ki.

változik-e a galaxisok száma az idő múlásával?

Az univerzum tágulásának mérései-a galaxisok tőlünk való versenyének megfigyelése révén-azt mutatják, hogy körülbelül 13,82 milliárd éves. Ahogy azonban az univerzum öregszik és nagyobb lesz, a galaxisok egyre távolabb kerülnek a Földtől. Ez megnehezíti a teleszkópokban való látást.

az univerzum gyorsabban tágul, mint a fénysebesség (ami nem sérti Einstein sebességkorlátozását, mert a tágulás maga az univerzum, nem pedig az univerzumon áthaladó tárgyak). Emellett az univerzum gyorsul a terjeszkedésében.

itt jön létre a “megfigyelhető univerzum” fogalma — az univerzum, amelyet látunk. Livio szerint 1 trillió-2 trillió év múlva ez azt jelenti, hogy lesznek olyan galaxisok, amelyek meghaladják azt, amit a földről láthatunk.

“csak olyan Galaxisokból látunk fényt, amelyeknek elég ideje volt elérni minket” – mondta Livio. “Ez nem azt jelenti, hogy csak ennyi van az univerzumban. Ezért a megfigyelhető univerzum meghatározása.”

a galaxisok is változnak az idő múlásával. A Tejútrendszer ütközési pályán van a közeli Androméda galaxissal, és mindkettő körülbelül 4 milliárd év múlva egyesül. Később a helyi csoportunk más galaxisai — a hozzánk legközelebb eső galaxisok-végül egyesülnek. Ennek a jövőbeli galaxisnak a lakói sokkal sötétebb univerzumot fognak megfigyelni, mondta Livio.

“A civilizációk akkor kezdődtek, nincs bizonyítékuk arra, hogy létezik egy univerzum 100 milliárd galaxissal” – mondta. “Nem látják a terjeszkedést. Valószínűleg nem tudják megmondani, hogy volt-e Ősrobbanás.”

mi a helyzet a többi univerzummal?

ahogy a korai Univerzum felfújt, vannak olyan elméletek, amelyek azt mondják, hogy a különböző” zsebek ” elszakadtak, és különböző univerzumokat alkottak. Ezek a különböző helyek különböző sebességgel tágulhatnak, más típusú anyagokat is magukban foglalhatnak, és más fizikai törvényekkel rendelkezhetnek, mint a saját univerzumunk.

Livio rámutatott, hogy lehetnek galaxisok ezekben a más univerzumokban — ha léteznek -, de jelenleg nem tudjuk biztosan. Tehát a galaxisok száma akár 200 milliárdnál is nagyobb lehet, ha más univerzumokat veszünk figyelembe.

a saját kozmoszunkban a csillagászok jobban képesek lesznek finomítani a számot a James Webb Űrteleszkóp elindításakor (amelynek Intézete irányítja a misszió műveleteit és tudományát). A Hubble képes visszatekinteni a galaxisokra, amelyek körülbelül 450 millió évvel az ősrobbanás után alakultak ki. Miután James Webb 2020-ban elindult, a csillagászok arra számítanak, hogy akár 200 millió évvel az ősrobbanás után is visszatekinthetnek.

“a számok nem fognak sokat változni” – tette hozzá Livio, rámutatva, hogy az első galaxisok valószínűleg nem sokkal azelőtt alakultak ki. “Tehát egy olyan szám, mint a 200 milliárd, valószínűleg ez a megfigyelhető univerzumunk számára.”

Webb hozzászólásai

bár érdekes megszámolni a galaxisok számát az univerzumunkban, a csillagászokat jobban érdekli, hogy a galaxisok hogyan tárják fel az univerzum kialakulását. A NASA szerint a galaxisok azt ábrázolják, hogy az univerzumban hogyan szerveződött az anyag – legalábbis nagy léptékben. (A tudósokat a részecsketípusok és a kvantummechanika is érdekli, a spektrum kis oldalán.) Mivel Webb visszatekinthet az univerzum korai napjaira, információi segítenek a tudósoknak jobban megérteni a körülöttünk lévő galaxisok szerkezetét.

“a legkorábbi galaxisok tanulmányozásával és a mai galaxisokkal való összehasonlításával megérthetjük növekedésüket és fejlődésüket. A Webb lehetővé teszi a tudósok számára, hogy adatokat gyűjtsenek azokról a csillagtípusokról, amelyek ezekben a nagyon korai galaxisokban léteztek” – mondta a NASA Webb küldetéséről. “A galaxisok százainak vagy ezreinek spektroszkópiáját használó utólagos megfigyelések segítenek a kutatóknak megérteni, hogy a hidrogénnél nehezebb elemek hogyan keletkeztek és épültek fel a galaxisok kialakulása során a korszakok során. Ezek a tanulmányok a galaxisok összeolvadásával kapcsolatos részleteket is feltárnak, és fényt derítenek magának a galaxisképződésnek a folyamatára.”

a NASA szerint itt van néhány kulcsfontosságú kérdés, amelyet Webb megválaszol a Galaxisokkal kapcsolatban:

  • hogyan alakulnak ki a galaxisok?
  • mi adja nekik a formájukat?
  • hogyan oszlanak el a kémiai elemek a galaxisokon keresztül?
  • hogyan befolyásolják a galaxisok központi fekete lyukai a befogadó galaxisukat?
  • mi történik, ha kis és nagy galaxisok ütköznek vagy egyesülnek?

a tudósokat az is érdekli, hogy a sötét anyag milyen szerepet játszik a galaxisok összeszerelésében. Míg az univerzum egy része látható olyan formákban, mint a galaxisok vagy a csillagok, a sötét anyag alkotja az univerzum nagy részét — körülbelül 80 százalékát. Míg a sötét anyag láthatatlan a fény hullámhosszain vagy az energiakibocsátáson keresztül, az 1950-es évekből származó galaxisok tanulmányai azt mutatták, hogy sokkal több tömeg van jelen bennük, mint ami szabad szemmel látható volt.”a tudósok által a galaxisok kialakulásának megértéséhez készített számítógépes modellek azt mutatják, hogy a galaxisok akkor jönnek létre, amikor a sötét anyag összeolvad és összetapad” – mondta a NASA. “Úgy gondolhatunk rá, mint az univerzum állványzatára. A látható anyag, amit látunk, ebben az állványzatban gyűlik össze csillagok és galaxisok formájában. A sötét anyag összetömörülésének módja az, hogy először a kis tárgyak alakulnak ki, és ezek húzódnak össze, hogy nagyobbakat alkossanak.”

Webb erőteljes tükrei lehetővé teszik a tudósok számára, hogy közelről nézzék meg a galaxisképződést — beleértve a sötét anyag szerepét is. Bár ez a vizsgálat nem közvetlenül válaszol arra, hogy hány galaxis van az univerzumban, segít a tudósoknak jobban megérteni a látott galaxisok mögötti folyamatokat, ami viszont jobban tájékoztatja a modelleket a Galaktikus populációkról.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.