Hur Många Galaxer Finns Det?

galaxer-de stora samlingar av stjärnor som befolkar vårt universum — är överallt. Men hur många galaxer finns det i universum? Att räkna dem verkar vara en omöjlig uppgift. Rena siffror är ett problem — när räkningen kommer in i miljarder tar det ett tag att göra tillägget. Ett annat problem är begränsningen av våra instrument. För att få den bästa utsikten måste ett teleskop ha en stor bländare (huvudspegelns eller linsens diameter) och placeras ovanför atmosfären för att undvika snedvridning från jordens luft.kanske är det mest resonanta exemplet på detta faktum Hubble eXtreme Deep Field (XDF), en bild gjord genom att kombinera 10 års fotografier från Hubble Space Telescope. Teleskopet såg en liten fläck av himlen i upprepade besök i totalt 50 dagar, enligt NASA. Om du höll tummen i armlängd för att täcka månen, skulle XDF-området vara ungefär lika stort som huvudet på en stift. Genom att samla svagt ljus under många timmars observation avslöjade XDF tusentals galaxer, både i närheten och mycket avlägsna, vilket gör den till den djupaste bilden av universum som någonsin tagits vid den tiden. Så om den enda lilla platsen innehåller tusentals, föreställ dig hur många fler galaxer som finns på andra platser.

medan uppskattningar bland olika experter varierar, är ett acceptabelt intervall mellan 100 miljarder och 200 miljarder galaxer, säger Mario Livio, en astrofysiker vid Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. När James Webb Rymdteleskopet lanseras 2020 förväntas observatoriet avslöja ännu mer information om tidiga galaxer i universum.

går djupt

Så vitt Livios vet är Hubble det bästa instrumentet för galaxräkning och uppskattning. Teleskopet, som lanserades 1990, hade ursprungligen en snedvridning på huvudspegeln som korrigerades under ett skyttelbesök 1993. Hubble gick också genomgick flera uppgraderingar och servicebesök fram till det sista shuttle-uppdraget där i maj 2009.

1995 pekade astronomer teleskopet på vad som tycktes vara en tom region av Ursa Major och samlade 10 dagars observationer. Resultatet var uppskattningsvis 3000 svaga galaxer i en enda ram, som går så dim som 30th magnitud. (Som jämförelse är North Star eller Polaris ungefär 2: a magnitud.) Denna bildkomposit kallades Hubble Deep Field och var den längsta som någon hade sett in i universum vid den tiden.

När Hubble-teleskopet fick uppgraderingar till sina instrument upprepade astronomer experimentet två gånger. Under 2003 och 2004 skapade forskare Hubble Ultra Deep Field, som i en miljon sekunders exponering avslöjade cirka 10 000 galaxer på en liten plats i konstellationen Fornax.

under 2012, igen med uppgraderade instrument, använde forskare teleskopet för att titta på en del av det Ultra djupa fältet. Även i detta smalare synfält kunde astronomer upptäcka cirka 5500 galaxer. Forskare kallade detta det extrema djupa fältet.sammantaget avslöjar Hubble uppskattningsvis 100 miljarder galaxer i universum eller så, men detta antal kommer sannolikt att öka till cirka 200 miljarder när teleskoptekniken i rymden förbättras, berättade Livio Space.com.

räkna stjärnor

oavsett vilket instrument som används är metoden för att uppskatta antalet galaxer densamma. Du tar den del av himlen som avbildas av teleskopet (i detta fall Hubble). Sedan-med hjälp av förhållandet mellan himmelens skiva och hela universum — kan du bestämma antalet galaxer i universum.

”detta förutsätter att det inte finns någon stor kosmisk varians, att universum är homogent”, sa Livio. ”Vi har goda skäl att misstänka att så är fallet. Det är den kosmologiska principen.”

principen går tillbaka till Albert Einsteins teori om allmän relativitet. Einstein sa att tyngdkraften är en snedvridning av rum och tid. Med den förståelsen i handen försökte flera forskare (inklusive Einstein) förstå hur tyngdkraften påverkade hela universum.

”det enklaste antagandet att göra är att om du tittade på universums innehåll med tillräckligt dålig syn, verkar det ungefär detsamma överallt och i alla riktningar”, sade NASA. ”Det vill säga materien i universum är homogen och isotrop när den är genomsnittlig över mycket stora skalor. Detta kallas den kosmologiska principen.”

ett exempel på den kosmologiska principen på jobbet är den kosmiska mikrovågsbakgrunden, strålning som är en rest av universums tidiga stadier efter Big Bang. Med hjälp av instrument som NASAs Wilkinson Microwave Anisotropy Probe har astronomer funnit att CMB är praktiskt taget identisk var man än ser ut.

skulle antalet galaxer förändras med tiden?

mätningar av universums expansion — genom att titta på galaxer ras bort från oss — visar att det är ungefär 13, 82 miljarder år gammalt. När universum blir äldre och större kommer galaxerna dock att återgå längre och längre från jorden. Detta kommer att göra dem svårare att se i teleskop.

universum expanderar snabbare än ljusets hastighet (vilket inte bryter mot Einsteins hastighetsgräns eftersom expansionen är av universum själv, snarare än av föremål som reser genom universum). Universum accelererar också i sin expansion.

det är här begreppet ”observerbart universum” — universum som vi kan se — spelar in. I 1 biljon till 2 biljoner år, sade Livio, betyder det att det kommer att finnas galaxer som ligger bortom vad vi kan se från jorden.

”Vi kan bara se ljus från galaxer vars ljus hade tillräckligt med tid för att nå oss”, sa Livio. ”Det betyder inte att det är allt som finns i universum. Därför definitionen av det observerbara universum.”

galaxer förändras också över tiden. Vintergatan är på kollisionskurs med den närliggande Andromeda-galaxen, och båda kommer att slå samman om cirka 4 miljarder år. Senare kommer andra galaxer i vår lokala grupp — galaxerna närmast oss — så småningom att kombinera. Invånarna i den framtida galaxen skulle ha ett mycket mörkare universum att observera, sa Livio.”civilisationer började då, de skulle inte ha några bevis för att det fanns ett universum med 100 miljarder galaxer”, sa han. ”De skulle inte se expansionen. De skulle förmodligen inte kunna säga att det var en Big Bang.”

vad sägs om andra universum?

När det tidiga universum blåses upp finns det några teorier som säger att olika ”fickor” bröt bort och bildade olika universum. Dessa olika platser kan expandera i olika takt, inkludera andra typer av materia och ha olika fysiska lagar än vårt eget universum.

Livio påpekade att det kan finnas galaxer i dessa andra universum — om de finns — men vi har ingen möjlighet just nu att veta säkert. Så antalet galaxer kan till och med vara större än 200 miljarder när man överväger andra universum.

i vårt eget kosmos, sade Livio, kommer astronomer bättre att kunna förfina numret vid lanseringen av James Webb Space Telescope (för vilket hans institut kommer att hantera uppdragsoperationerna och vetenskapen). Hubble kan kika tillbaka på galaxer som bildades cirka 450 miljoner år efter Big Bang. Efter att James Webb lanserades 2020 räknar astronomer med att de kan se så långt tillbaka som 200 miljoner år efter Big Bang.

”siffrorna kommer inte att förändras mycket”, tillade Livio och påpekade att de första galaxerna troligen bildades inte för länge innan det. ”Så ett antal som 200 miljarder är förmodligen det för vårt observerbara universum.”

Webbs bidrag

även om det är intressant att räkna antalet galaxer i vårt universum, är astronomer mer intresserade av hur galaxer avslöjar hur universum bildades. Enligt NASA är galaxer en representation av hur materia i universum organiserades – åtminstone i stor skala. (Forskare är också intresserade av partikeltyper och kvantmekanik, på den lilla sidan av spektrumet.) Eftersom Webb kan se tillbaka till universums tidiga dagar, kommer dess information att hjälpa forskare att bättre förstå strukturerna i galaxerna runt oss idag.

” genom att studera några av de tidigaste galaxerna och jämföra dem med dagens galaxer kan vi kanske förstå deras tillväxt och utveckling. Webb kommer också att tillåta forskare att samla in data om de typer av stjärnor som fanns i dessa mycket tidiga galaxer,” sade NASA om Webbs uppdrag. ”Uppföljningsobservationer med spektroskopi av hundratals eller tusentals galaxer hjälper forskare att förstå hur element tyngre än väte bildades och byggdes upp när galaxbildningen fortsatte genom tiderna. Dessa studier kommer också att avslöja detaljer om sammanslagning av galaxer och belysa själva galaxbildningsprocessen.”

enligt NASA, här är några av de viktigaste frågorna Webb kommer att svara om galaxer:

  • Hur bildas galaxer?
  • Vad ger dem deras former?
  • hur fördelas de kemiska elementen genom galaxerna?
  • hur påverkar de centrala svarta hålen i galaxerna sina värdgalaxer?
  • vad händer när små och stora galaxer kolliderar eller går ihop?

forskare är också intresserade av den roll som mörk materia spelar i galaxernas sammansättning. Medan en del av universum är synligt i former som galaxer eller stjärnor, är mörk materia det som utgör det mesta av universum — cirka 80 procent av det. Medan mörk materia är osynlig i våglängder av ljus eller genom utsläpp av energi, visade studier av galaxer som går tillbaka till 1950-talet att det fanns mycket mer massa i dem än vad som var synligt med blotta ögat.”datormodeller som forskare har gjort för att förstå galaxbildning indikerar att galaxer skapas när mörk materia smälter samman och klumpar ihop”, sa NASA. ”Det kan ses som universums byggnadsställningar. Den synliga materien vi ser samlar inuti denna byggnadsställning i form av stjärnor och galaxer. Hur mörk materia ’klumpar’ ihop är att små föremål bildas först och dras ihop för att bilda större.”

Webbs kraftfulla speglar gör det möjligt för forskare att titta på galaxbildning — inklusive rollen som mörk materia — på nära håll. Även om denna undersökning inte direkt svarar på hur många galaxer det finns i universum, hjälper det forskare att bättre förstå processerna bakom galaxerna vi ser, vilket i sin tur bättre informerar modeller om galaktiska populationer.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.