Czy w samolocie Drogi Mlecznej nie ma więcej widocznych gołym okiem gwiazd?

13

Większość gwiazd widocznych gołym okiem znajduje się w odległości 1000 lat świetlnych. Słońce znajduje się w ramieniu Oriona o średnicy około 3500 lat świetlnych. Zatem wszystkie gwiazdy (z nielicznymi wyjątkami), które możemy zobaczyć bez pomocy, znajdują się w ramieniu Oriona i powinny być równo rozmieszczone we wszystkich kierunkach. Struktura galaktyki jest zbyt duża, aby wpływać na rozkład widocznych gwiazd.

Mimo to widzimy dysk Drogi Mlecznej. Co to widzimy Słabe światło gwiazd, których nie jesteśmy w stanie rozpoznać indywidualnie? A może światło gwiazd odbite przez chmury gazu? I czy gęstość gwiazd dla nieuzbrojonego oka naprawdę nie jest wyższa w płaszczyźnie Drogi Mlecznej? (Ponieważ mieszkam w lekko zanieczyszczonym mieście, sam nie mogę tego łatwo sprawdzić)

LocalFluff
źródło
Podaj referencje dla swoich roszczeń. Myślę, że najpierw musimy zająć się kilkoma nieporozumieniami
Jeremy
Oto niektóre twierdzenia na temat miejsca Słońca w Drodze Mlecznej atlasoftheuniverse.com/5000lys.html
LocalFluff
Nic tam nie widziałem, twierdząc, że jest 1000 gwiazd widocznych we wszystkich kierunkach naszej pozycji. W rzeczywistości, podczas gdy ramię Oriona ma średnicę 3500 metrów, galaktyka ma jedynie około 1000 grubości, a prawdopodobnie mniej, gdzie jesteśmy, więc twoje początkowe założenie jest błędne.
Jeremy
1
Dzięki, @LocalFluff. Gdy Układ Słoneczny krąży wokół centrum galaktyki, oscyluje w górę iw dół na płaszczyźnie galaktycznej (Wikipedia ( en.wikipedia.org/wiki/Milky_Way ) mówi, że dzieje się to 2,7 razy w ciągu każdego roku galaktycznego, ale nie wiem amplituda oscylacji lub nasza obecna pozycja w obrębie oscylacji
HDE 226868
1
@ HDE226868 Zobacz astronomy.stackexchange.com/questions/822/…
Rob Jeffries

Odpowiedzi:

8

Możesz wiele powiedzieć o strukturze galaktycznej, po prostu patrząc. ~ 5000 gwiazd, które można zobaczyć gołym okiem, ma z grubsza „logarytmiczny” rozkład odległości. Pokazuję wykresy poniżej, które zostały wygenerowane z najnowszej wersji katalogu paralaksy Hipparcos. Ryc. 1 pokazuje wyniki dla wszystkich gwiazd oznaczonych symbolem5.5<V.<6.5 (tj. bardzo słabe gwiazdy gołym okiem). Katalog Hipparcos jest prawie gotowy dla tych gwiazd, choć niektóre gwiazdy są tak daleko, że odległość jest bardzo niepewna - niemniej ogólny obraz powinien być w porządku.

Mediana odległości wynosi około 440 lat świetlnych. Ale założeniem twojego pytania jest, jak sądzę, zaprzeczenie, że jest to wystarczająco daleko, aby ujawnić się niesferyczny rozkład gwiazd w naszej Galaktyce. Odpowiedź jest taka, że ​​tak jest, ale tylko sprawiedliwa. Słońce jest bardzo blisko płaszczyzny dysku naszej Galaktyki. Wysokość skali gwiazd powyżej tego dysku zmienia się w zależności od wieku gwiazd i masy. W przybliżeniu wysokość wykładniczej wysokości wynosi 300-500 lat świetlnych dla większości gwiazd w naszej Galaktyce.

To jest po prostu na tyle mała, że jeśli spojrzymy na demografię gwiazd w dwóch regionach Galactic szerokości my nie widzą różnicy. Ryc. 2 poniżej pokazuje gwiazdki z5.5<V.<6.5na niskich szerokościach galaktycznych (w odległości 15 stopni od płaszczyzny na zielono) i powyżej 45 stopni od płaszczyzny (na niebiesko). Istnieje wyraźna i znacząca różnica. Więcej gwiazd można zobaczyć w większych odległościach do płaszczyzny, zdradzając niesferycznie symetryczną naturę gwiazd w naszej Galaktyce.

Innymi słowy, struktura Galaktyki nie jest zbyt mała, aby wpływać na rozkład gwiazd gołym okiem.

Kiedy patrzymy na Drogę Mleczną, widzimy miliony nierozwiązanych gwiazd, które ogólnie są jeszcze bardziej odległe. Efekty galaktycznej natury dysku stają się bardziej widoczne, gdy zbliża się on na większe odległości. W szczególności na dużych szerokościach galaktycznych po prostu brakuje gwiazd, a zatem nie ma równomiernie oświetlonego nieba - co prowadzi do paradoksu Olbera, jak słusznie stwierdzono w innej odpowiedzi. Ale na niskich szerokościach geograficznych jest wystarczająca liczba gwiazd, które generalnie, w rozdzielczości naszych oczu, istnieje wiele gwiazd, których sumy światła zapewniają bodziec wzrokowy. To zdjęcie jest przerywane przez kurz. Pył w Galaktyce jest jeszcze bardziej skoncentrowany w kierunku samolotu niż gwiazd. Z tego powodu po kilku tysiącach lat świetlnych pył odgrywa ważną rolę w kształtowaniu struktur Drogi Mlecznej, które widzimy, skutecznie blokując światło na bardzo niskich szerokościach galaktycznych.

Rozkład odległości gwiezdnych dla gwiazd gołym okiem

Ryc. 1: Rozkład prawdopodobieństwa odległości gwiazd gołym okiem w katalogu Hipparcos

Rozkład odległości dla gwiazd gołym okiem w dwóch strefach szerokości geograficznej Galaktycznej

Ryc. 2: Rozkład prawdopodobieństwa odległości gwiazd gołym okiem podzielonych na regiony niskiej i wysokiej szerokości galaktycznej (tj. W kierunku i od płaszczyzny galaktycznej) .

WAŻNA EDYCJA:

Po zaakceptowaniu odpowiedzi zrobiłem trochę podwójnego sprawdzenia. Podzieliłem próbkę Hipparcos na jasne (V.<6, 5000 gwiazdek) i bardzo jasne (V.<3), 173 gwiazd) i przyjrzeli się rozkładowi gwiazd na jednostkę powierzchni na niebie w funkcji szerokości galaktycznej (ryc. 3). Wyniki pokazano poniżej i, co bardziej oczywiste, wskazują na to. Okazuje się, że asymetria pomiędzy w płaszczyźnie jest wyraźnie widoczna, nawet w jaśniejszej próbce. Powodem jest to, że bardzo jasne gwiazdy nie są wcale o wiele bliżej niż jasne gwiazdy. Być może mediana 200 lat świetlnych vs 350 lat świetlnych. Zatem wysokość skali dysku galaktycznego musi być na tyle mała, aby różnica od symetrii sferycznej była już widoczna na tego rodzaju odległościach.

Rozkład gwiazd a szerokość galaktyczna

Ryc. 3: Znormalizowany wykres liczby gwiazd na jednostkę powierzchni w funkcji szerokości galaktycznej dla próbki jasnych i bardzo jasnych gwiazd. Zwróć uwagę na koncentrację w kierunku płaszczyzny galaktycznej .

DALSZA EDYCJA: Z wykresu powyżej widać nawet, że istnieje również niewielka koncentracja w kierunku ujemnych szerokości geograficznych; w obu przypadkach gęstość piku wynosi około -5 do -10 stopni. Jest to prawdopodobne, ponieważ obecnie Słońce znajduje się powyżej płaszczyzny galaktycznej (choć zastanawiam się również, czy pył odgrywa rolę). Słońce znajduje się obecnie 60 lat świetlnych nad płaszczyzną i kieruje się w górę (patrz Jak daleko jest Ziemia / Słońce powyżej / poniżej płaszczyzny galaktycznej i czy zmierza w kierunku / od niej? ). Połączenie wyników, które pokazałem, może być wystarczające, aby dojść do wniosku, że dysk galaktyczny ma „charakterystyczną grubość * nie większą niż kilkaset lat świetlnych, ale więcej niż 60 lat świetlnych!

Rob Jeffries
źródło
3

Po pierwsze, galaktyka ma jedynie około 1000 grubości . Jesteśmy dość blisko płaszczyzny galaktycznej, może około 65 lat powyżej, jeśli nazwiemy kierunek, w którym odchodzimy od „w dół”. Więc zakładając, że wszystkie widoczne obiekty znajdują się w odległości około 1000, możemy przypuszczać, że powinniśmy widzieć więcej gwiazd w płaszczyźnie niż powyżej i poniżej płaszczyzny, ponieważ w galaktyce znajduje się tylko około 500 gwiazd gwiazd powyżej i poniżej.

Jesteśmy może 25 km od centrum galaktyki. Dlatego istnieje około 25 tysięcy gwiazd na zewnątrz i 75 tysięcy gwiazd do wewnątrz. Gdybyśmy mogli zobaczyć je wszystkie gołym okiem, zobaczylibyśmy więcej gwiazd po jednej stronie niż po drugiej. Chociaż wiele gwiazd, które widzimy, znajduje się w promieniu 1000, nie oznacza to, że gwiazdy w tym obszarze widoczności są równomiernie rozmieszczone. Gwiazdy są upakowane bliżej środka , co oznacza, że ​​zobaczymy więcej z jednej strony niż z drugiej.

Nie wiem, skąd masz pomysł, że szukasz potwierdzenia, że ​​gęstość gwiazd nie jest wyższa na płaszczyźnie galaktycznej, ponieważ to nieprawda. Gęstość jest większa w kierunku środka galaktyki; i prostopadle do płaszczyzny galaktycznej, gęstość maleje wraz z oddalaniem się od niej.

Ponadto widzimy znacznie więcej niż tylko kropki światła z innych gwiazd. Widzimy inne obiekty, które są skupiskami gwiazd - gromady i galaktyki, takie jak Andromeda, LMC i SMC. Widzimy mgławice, chmury gazu i pyłu. W rzeczywistości pył zakrywa nawet to, co moglibyśmy zobaczyć w kierunku centrum galaktyki.

Więc kiedy pytasz „co to widzimy?” odpowiedź brzmi: wiele rzeczy. Ponieważ w płaszczyźnie galaktyki jest więcej takich „rzeczy”, większość z nich widzimy jako pierścień wokół nas. Ponieważ jest więcej takich rzeczy w kierunku centrum galaktyki, widzimy, że pierścień jest jaśniejszy, pełniejszy, bardziej złożony i dominuje z jednej strony.

Jeremy
źródło
Chyba miałeś na myśli 25kly=8kpdo.
Py-ser,
Eeeek tak - zaktualizuję i być może mogę usunąć komentarz.
Jeremy,
Prawie wszystkie gwiazdy widoczne gołym okiem znajdują się w odległości 1000 lat świetlnych. Większość z nich w ułamku tej odległości. Czy to jest kwestionowane? Wszelkie różnice gęstości na niebie są funkcją wewnętrznego kształtu ramienia Oriona i naszej lokalizacji w nim. Wątpię, czy ramię Oriona jest gęstsze w kierunku centrum galaktyki. Struktura Drogi Mlecznej w niewielkim stopniu wpływa na gęstość widocznych gwiazd, które wszystkie znajdują się w odległości od 24 do 26 kilometrów od centrum. Z pewnością dominują efekty „lokalne”. Niektóre inne internetowe twierdzenia mówią, że ramię Oriona ma średnicę 3500 ly, a nie 1000.
LocalFluff
Ma przekrój 3500 cm, a nie średnicę. Co więcej, nie rozumiem cię. Czy poważnie kwestionujesz rzeczywistość łatwych do przeprowadzenia obserwacji, czy poważnie twierdzisz, że wszystkie gwiazdy powinny wydawać się równomiernie rozmieszczone na niebie, ponieważ w twoim umyśle zdecydowałeś, że tak powinno być, w oparciu o kilka rzeczy, które masz czytać i źle rozumieć?
Jeremy
1

Jest to znane jako paradoks Olbersa . (Moim zdaniem) lepsze wyjaśnienie można znaleźć tutaj .

Zauważ, że te linki odpowiadają na pytanie, dlaczego wszechświat (nie sama Droga Mleczna) nie płonie na naszym nocnym niebie. Teraz, jeśli wszechświat (w tym Droga Mleczna) nie może tego zrobić, droga Mleczna nie może tego zrobić sama ...

Po prostu za mało gwiazd daje wystarczającą ilość światła. Jasność jest zmniejszana kwadratowo przez odległość. Liczy się to bardzo szybko przy astronomicznych odległościach. Nawet dla gwiazd, które są naszymi sąsiadami.

agtoever
źródło
Mam wrażenie, że paradoks Olbersa dotyczy światła rozproszonego z daleka. Tak jak to, co dociera do nas z Drogi Mlecznej. Co rzeczywiście robi i świeci. Ale poza zdolnością nieuzbrojonych oczu ludzkich do rozpoznawania poszczególnych gwiazd. Moje pytanie dotyczy takich widocznych gwiazd o wielkości około 6 jasności. Czy gwiazdy widoczne gołym okiem są bardziej obfite w stronę Drogi Mlecznej, czy nie? Zakładam, że na podstawie ich odległości i struktury MW nie powinni. Ale jestem otwarty na to, że się mylę. Dlatego pytam.
LocalFluff,
Paradoks Olbera jest zwykle stosowany w odniesieniu do nieskończonego modelu wszechświata. Sądzę jednak, że jest to związane z tym pytanie. Nie wiem jednak, czy to paradoks.
HDE 226868
Cześć @agtoever i witam na stronie! Jako strona skorzystalibyśmy więcej, gdybyś mógł własnymi słowami podsumować, co strony zewnętrzne mają do powiedzenia na ten temat, problem z linkowaniem na zewnątrz i nie wyjaśnianiem dalej w odpowiedzi jest taki, że jeśli strona zewnętrzna się zmieni lub zniknie, to odpowiedź nie jest już przydatna! Mam nadzieję, że rozumiesz, Rhys
RhysW