Czy można wykryć różnicę między gwiazdą a galaktyką, które są źródłami punktowymi?

Oczywiście gwiazda byłaby źródłem punktowym. Galaktyka powinna być nieregularną kroplą, jeśli jest blisko, ale jeśli jest daleko, wydaje się, że galaktyka również byłaby tylko źródłem punktowym.

Biorąc pod uwagę, że zarówno gwiazda, jak i galaktyka były wykrywalne tylko jako źródła punktowe, czy astronomowie mogą je rozdzielić za pomocą przesunięcia ku czerwieni? W jakiś inny sposób?

Kolejne pytanie ...

Jaki procent galaktyk, jeśli nasz wszechświat możemy wykryć tylko jako źródła punktowe?

Aby odróżnić galaktyki od gwiazd, możesz użyć widma. Z grubsza gwiazdy mają widmo podobne do ciała czarnego z cechami zależnymi od absorpcji i emisji na linii wzroku i w chromosferze gwiazdy.

Z drugiej strony galaktyki o widmie złożonym z ton gwiazd. Widmo będzie na przykład znacznie szersze (od mniejszych do większych długości fal) ze względu na różnorodność widm gwiazd.

Spójrz na http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/spectra_astro_types.html, jeśli chcesz mieć szybki przegląd różnic.

Nie mam dokładnej liczby na temat liczby galaktyk, które widzimy jako źródło punktowe, ale odpowiedź różni się znacznie w zależności od instrumentu. Jeśli spróbujesz obserwować galaktykę za pomocą radioteleskopów w interferometrii, możesz rozwiązać znacznie lepsze skale niż mały teleskop widoczny na Ziemi itp.

cphyc doskonale odpowiada na pytanie: spektroskopia jest odpowiedzią, chociaż ponieważ - jak wyjaśniono poniżej - galaktyki nie są źródłami punktowymi, morfologia gwiazd i galaktyk jest również inna: nawet galaktyki eliptyczne obserwowane wzdłuż jednej z ich osi wyglądają inaczej niż gwiazdy. Chociaż oba są okrągłe, sposób, w jaki ich światło promieniowo spada, jest inny; światło gwiazd zmniejsza się mniej więcej w miarę normalnego rozkładu od środka i na zewnątrz (z dodatkowym złożonym profilem, który zależy od instrumentu), podczas gdy profil jasności powierzchni galaktyk zmniejsza się w nieco bardziej skomplikowany sposób (np. profil Sérsica ).

Wrt. ułamek galaktyk będących źródłem punktowym, odpowiedź jest praktycznie żadna. Galaktyki można prawie zawsze rozwiązać, chociaż - jak słusznie mówi cphyc - nie przy pomocy żadnego instrumentu. Teleskopy radiowe i gamma mają bardzo słabą rozdzielczość, a przy tych długościach fal źródła zwykle nie mogą być rozdzielone, chyba że są stosunkowo blisko. Ale przy długościach fal optycznych, a także UV i IR, teleskopy takie jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a, a nawet dobre naziemne teleskopy mogą rozwiązać ~ wszystkie galaktyki, chyba że są tak małe, że i tak są zbyt słabe, aby można je było zobaczyć.

Powodem jest raczej osobliwa cecha rozszerzającego się Wszechświata: galaktyka będzie wyglądać coraz mniej, im dalej jest (zgodnie z oczekiwaniami z życia codziennego), ale tylko na pewną odległość, po której będzie się wydawać coraz większa. Dlaczego tak jest? Ponieważ światło porusza się ze skończoną prędkością, obserwujemy galaktyki takie, jakie były w przeszłości - im bardziej odległe, tym dawno temu. A ponieważ w rozszerzającym się Wszechświecie „dawno temu” oznacza także bliżej, kąt, który galaktyka rozpościera się na niebie, jest kątem, który rozpościera się, gdy emituje światło, a nie kątem, który obejmuje dzisiaj . Oznacza to, że bardzo odległe galaktyki emitowały światło, które widzimy dzisiaj, gdy były tak blisko siebie, że rozciągały się pod dużym kątem.

Dokładna zależność między odległością a kątem bryły galaktyki zależy od kosmologii (tj. Wartości parametrów gęstości, stałej Hubble'a itp.). W najnowszych pomiarach Plancka (2015) galaktyka o wielkości 1 kpc (~ 3000 lat świetlnych) w poprzek - którą można by uznać za małą galaktykę - obejmuje kąt podany przez tę liczbę:

Zobaczysz, że galaktyki wyglądają coraz mniej, im dalej jest ich odległość, aż w odległości około 15 miliardów lat świetlnych, po czym znów wyglądają na większe. Najdalsza obserwowana galaktyka, GN-z11 , jest tak daleko, że jej światło zostało wyemitowane mniej niż pół miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Przy promieniu ( Oesch i in. 2016 ) nadal obejmuje 0,15 sekundy łukowej, którą można rozwiązać za pomocą HST.$0.6\pm0.3\,\mathrm{kpc}$

Niestety efekt ten utrudnia także wykrywanie odległych galaktyk. Galaktyka emituje tylko tyle światła, więc rozłożenie jej światła, powiedzmy, na dwukrotność średnicy kątowej, sprawia, że ​​jest cztery razy mniej jasne.

Zatem problem obserwowania bardzo odległych galaktyk nie polega na tym, że są one małe, ale że są one przyćmione .

Dobre odpowiedzi zostały już podane, ale chciałem podać inny sposób spojrzenia na to. Spójrz na zdjęcie poniżej, którym jest ekstremalne głębokie pole Hubble'a (XDF) dla tych, którzy nie wiedzą, jest to niewielka plama nieba, na którą Hubble patrzył w sumie przez 23 dni w ciągu 10 lat a zauważysz coś interesującego. Widać wyraźnie, że wiele większych obiektów to galaktyki, ale zobaczysz ogromną liczbę mniejszych punktów światła (prawie 5500 z nich), które są galaktykami tak daleko, że Hubble ledwo może ustalić ich zasięg i rozmiar. Teraz spójrz na jasny obiekt w prawej dolnej ćwiartce. Powinieneś zobaczyć, że ma wokół niego niebieskie i czerwone kolce, zwane pikami dyfrakcyjnymi$-$$-$. Ten obiekt jest wyraźnie gwiazdą i można go rozpoznać przede wszystkim dzięki skokom dyfrakcyjnym. Nie widać tych skoków dyfrakcyjnych na galaktykach, nawet galaktykach, które są małymi punktami. Jest to stosunkowo łatwy sposób wizualnego odróżnienia gwiazdy od galaktyki, gdy patrzysz na nią przez teleskop, w którym spodziewane są takie skoki dyfrakcyjne.

Oznacza to, że wizualnie gwiazdy i galaktyki wyglądają inaczej, nawet jeśli oba są małymi plamkami na obrazie. Będą także różnice w sposobie, w jaki wyglądają w mniej zauważalny sposób. Ta koncepcja została wykorzystana w programie szeroko stosowanym przez astronomów, SExtractor , zaprojektowanym w celu uzyskania obrazu nieba i umożliwienia rozróżnienia gwiazd i galaktyk. Wykorzystuje te małe różnice między sposobem, w jaki galaktyki i gwiazdy pojawiają się na obrazach, aby dowiedzieć się, który jest który. Jeśli chcesz uzyskać bardziej szczegółowe informacje o tym, jak ten program rozróżnia gwiazdy i galaktyki, spójrz na ich opublikowany artykuł .