どのように多くの銀河がありますか?

銀河—私たちの宇宙に住む星の膨大なコレクション—は、すべての場所にあります。 しかし、宇宙にはいくつの銀河がありますか? それらを数えることは不可能な仕事のように思えます。 膨大な数は1つの問題です—数が数十億になると、加算を行うにはしばらく時間がかかります。 もう一つの問題は、私たちの楽器の制限です。 最高の視界を得るためには、望遠鏡は大口径(主鏡またはレンズの直径)を持ち、地球の空気からの歪みを避けるために大気の上に配置する必要があ

おそらく、この事実の最も共鳴的な例は、ハッブル宇宙望遠鏡からの10年の写真を組み合わせた画像であるハッブルエクストリームディープフィールド(XDF)である。 NASAによると、望遠鏡は合計50日間の繰り返し訪問で空の小さなパッチを見ました。 あなたは月をカバーするために腕の長さで親指を開催した場合、XDF領域は、ピンの頭の大きさになります。 観測の多くの時間にわたってかすかな光を収集することにより、XDFはそれが今までその時に撮影された宇宙の最も深いイメージ作り、近くと非常に遠 だから、その単一の小さなスポットに何千もの銀河が含まれている場合は、他のスポットでどれだけ多くの銀河が見られるかを想像してみてくださ

異なる専門家の間で推定値は異なりますが、許容範囲は100億と200億銀河の間である、とメリーランド州ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所の天体物理学者マリオ-リビオは述べています。 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が2020年に打ち上げられたとき、天文台は宇宙の初期の銀河についてさらに多くの情報を明らかにすることが期待されています。

深く行く

Livioの知識を最大限に活用するために、ハッブルは銀河のカウントと推定のために利用可能な最高の楽器です。 1990年に打ち上げられた望遠鏡は、当初、1993年のシャトル訪問中に修正された主鏡に歪みがあった。 ハッブルはまた、2009年5月の最後のシャトルミッションまで、いくつかのアップグレードとサービス訪問を行いました。

1995年、天文学者たちは、大気圏の空の領域と思われる場所に望遠鏡を向け、10日間分の観測を集めました。 その結果、推定3,000個のかすかな銀河が単一のフレームにあり、30等級と暗くなっていました。 (比較のために、北極星または北極星は約2等である。)この画像合成はハッブル-ディープ-フィールドと呼ばれ、当時宇宙に見られた中で最も遠いものであった。

ハッブル望遠鏡は、その機器へのアップグレードを受けたように、天文学者は二度実験を繰り返しました。 2003年と2004年に、科学者たちは、百万秒の暴露で約10,000の銀河をFornax星座の小さな場所に明らかにしたHubble Ultra Deep Fieldを作成しました。

2012年には、再びアップグレードされた機器を使用して、科学者たちは超深場の一部を見るために望遠鏡を使用しました。 この狭い視野でも、天文学者は約5,500個の銀河を検出することができました。 研究者はこれを極端な深い分野と呼んだ。

すべてのすべてで、ハッブルは宇宙かそこらで推定100億銀河を明らかにするが、宇宙での望遠鏡技術が向上するにつれて、この数は約200億に増加すSpace.com…..

星を数える

どのような機器を使用しても、銀河の数を推定する方法は同じです。 あなたは望遠鏡(この場合はハッブル)によってイメージされた空の部分を取る。 次に、宇宙全体に対する空のスライバの比を使用して、宇宙の銀河の数を決定することができます。

「これは、大きな宇宙分散がないこと、宇宙が均質であることを前提としている」とLivioは語った。 “我々はそれが事実であると疑う十分な理由があります。 それが宇宙論の原理です。”

この原理は、アルバート-アインシュタインの一般相対性理論にまでさかのぼります。 アインシュタインは、重力は空間と時間の歪みであると言いました。 その理解を手にして、いくつかの科学者(アインシュタインを含む)は、重力が宇宙全体にどのように影響を与えたかを理解しようとしました。

「最も簡単な仮定は、宇宙の内容を十分に貧弱な視野で見た場合、それはどこでもあらゆる方向でほぼ同じように見えるということです」とNASAは述 「つまり、宇宙の物質は、非常に大きなスケールで平均化されると均質で等方的です。 これは宇宙論的原理と呼ばれています。”

仕事で宇宙論的原理の一例は、宇宙マイクロ波の背景、ビッグバン後の宇宙の初期段階の名残である放射線です。 NASAのWilkinsonマイクロ波異方性探査機のような機器を使用して、天文学者は、CMBがどこに見えても実質的に同一であることを発見しました。

銀河の数は時間とともに変化するのでしょうか?

宇宙の膨張の測定—銀河が私たちから離れてレースを見て—それは約13.82億年前であることを示しています。 しかし、宇宙が年を取って大きくなるにつれて、銀河は地球から遠く離れて後退します。 これにより、望遠鏡で見ることがより困難になります。

宇宙は光の速度よりも速く拡大しています(膨張は宇宙を通過する物体ではなく宇宙自体のものであるため、アインシュタインの速度制限に違反しません)。 また、宇宙はその拡大を加速しています。

ここで、私たちが見ることができる宇宙である「観測可能な宇宙」の概念が登場します。 1兆年から2兆年の間に、これは私たちが地球から見ることができるものを超えている銀河があることを意味するとLivioは言いました。

“私たちは、光が私たちに到達するのに十分な時間を持っていた銀河からの光だけを見ることができます”とLivioは言いました。 “それはそれが宇宙にあるすべてであることを意味するものではありません。 したがって、観測可能な宇宙の定義。”

銀河はまた、時間の経過とともに変化します。 天の川銀河は近くのアンドロメダ銀河との衝突過程にあり、両方とも約4億年後に合併するでしょう。 その後、私たちの地元のグループ内の他の銀河—私たちに最も近い銀河—は最終的に結合します。 その将来の銀河の居住者は、観察するためにはるかに暗い宇宙を持っているだろう、とLivioは言いました。

“文明はそれから始まった、彼らは100億の銀河を持つ宇宙があったという証拠を持っていないだろう”と彼は言った。 “彼らは拡大を見ないだろう。 彼らはおそらくビッグバンがあったと言うことができないだろう。”

他の宇宙はどうですか?初期の宇宙が膨張するにつれて、異なる”ポケット”が壊れて異なる宇宙を形成したと言ういくつかの理論があります。 これらの異なる場所は、異なる速度で拡大し、他のタイプの物質を含み、私たち自身の宇宙とは異なる物理法則を持つ可能性があります。Livioは、これらの他の宇宙には銀河が存在する可能性があると指摘しましたが、今は確かに知る方法がありません。 したがって、他の宇宙を考えると、銀河の数は2,000億を超える可能性さえあります。

私たち自身の宇宙では、リビオは、天文学者はジェームズ-ウェッブ宇宙望遠鏡(彼の研究所がミッション運用と科学を管理する)の打ち上げ時に数を ハッブルは、ビッグバンから約4億5000万年後に形成された銀河を観察することができます。 James Webbが2020年に打ち上げられた後、天文学者はビッグバンの2億年後まで遡ることができると予想しています。

“数字はあまり変わらないだろう”とLivioは付け加え、最初の銀河はおそらくそれよりもずっと前に形成されたと指摘した。 “だから、200億のような数は、おそらく私たちの観測可能な宇宙のためです。私たちの宇宙の銀河の数を数えることは興味深いですが、天文学者は銀河が宇宙がどのように形成されたかを明らかにする方法にもっと興味があ NASAによると、銀河は、宇宙の物質がどのように組織されたかを表現しています–少なくとも、大規模に。 (科学者たちは、スペクトルの小さな側で、粒子の種類と量子力学にも興味があります。)ウェッブは宇宙の初期の頃を振り返ることができるので、その情報は科学者が今日私たちの周りの銀河の構造をよりよく理解するのに役立ちます。

“初期の銀河のいくつかを研究し、今日の銀河と比較することによって、私たちはそれらの成長と進化を理解することができるかもしれません。 Webbはまた、科学者がこれらの非常に初期の銀河に存在する星の種類に関するデータを収集することを可能にする」とNASAはWebbの使命について語った。 「数百から数千の銀河の分光を用いたフォローアップ観測は、銀河形成が時代を経て進むにつれて、水素よりも重い元素がどのように形成され、構築されたかを研究者が理解するのに役立ちます。 これらの研究はまた、銀河の合併に関する詳細を明らかにし、銀河形成自体のプロセスに光を当てる。”

NASAによると、Webbが銀河について答える重要な質問のいくつかは次のとおりです。

  • 銀河はどのように形成されていますか?
  • 何が彼らに彼らの形を与えますか?
  • 化学元素はどのように銀河を介して分布していますか?
  • 銀河の中心ブラックホールはどのようにホスト銀河に影響を与えますか?
  • 小さな銀河と大きな銀河が衝突したり、一緒に結合したりするとどうなりますか?

科学者たちは、暗黒物質が銀河の集合体に果たす役割にも興味を持っています。 宇宙のいくつかは銀河や星のような形で見えますが、暗黒物質は宇宙の大部分を占めています—その約80%。 ダークマターは光の波長やエネルギーの放出によっては見えませんが、1950年代にさかのぼる銀河の研究では、肉眼で見えるものよりもはるかに多くの質量が存在することが示されました。

“科学者たちが銀河形成を理解するために作ったコンピュータモデルは、暗黒物質が合併して凝集するときに銀河が作成されることを示しています”とNASAは言いました。 「それは宇宙の足場と考えることができます。 私たちが見る目に見える物質は、星や銀河の形でこの足場の中に集まります。 ダークマターが一緒に”群生”する方法は、小さな物体が最初に形成され、一緒に描かれて大きなものを形成することです。”

ウェッブの強力な鏡は、科学者たちが暗黒物質の役割を含む銀河形成を間近で見ることを可能にするでしょう。 この調査は、宇宙にいくつの銀河があるかを直接答えるものではありませんが、科学者が私たちが見る銀河の背後にあるプロセスをよりよく理

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