Das Wunderbare an der Wissenschaft ist, dass sie ständig nach neuen Beweisen sucht, Schätzungen revidiert, Theorien verwirft und manchmal Aspekte des Universums entdeckt, von denen wir nie wussten, dass sie existieren.
Die beste Wissenschaft ist sich selbst skeptisch, überprüft immer ihre eigenen Theorien, um herauszufinden, wo sie falsch sein könnten, und erwägt ernsthaft neue Ideen, um zu sehen, ob sie die Beobachtungen und Daten besser erklären.
Das bedeutet, dass Sie jedes Mal, wenn ich eine Schlussfolgerung aus der Wissenschaft gezogen habe, nicht ein paar Jahre später zurückkommen und mir diese Antwort ins Gesicht werfen können. Die Wissenschaft ändert sich, es ist nicht meine Schuld.
Ich verstehe, VY Canis Majoris ist nicht mehr der größte Star, sondern was auch immer der größte Star derzeit ist. UY Scuti? Das ist es heute, aber ich bin mir sicher, dass es in ein paar Jahren ein ganz anderer Star sein wird.
Was ich sage ist, dass sich die Wissenschaft ändert, die Zahlen aktualisiert werden und wir uns keine Sorgen machen müssen, wenn es passiert. Veränderung ist gut. Daher ist es keine große Überraschung, dass ich die Schätzung für die Anzahl der Galaxien im beobachtbaren Universum aktualisieren muss. Bis vor wenigen Wochen lag die etablierte Zahl für Galaxien bei etwa 200 Milliarden Galaxien.
Jacinta untersucht entfernte Galaxien wie die in diesem Bild vom Hubble-Weltraumteleskop gezeigte und nutzt die neue „Stacking“-Technik, um Informationen zu sammeln, die nur durch Radioteleskop-Beobachtungen verfügbar sind. Bildnachweis: NASA, STScI und ESA.
Aber ein neues Papier veröffentlicht in der Astrophysik Journal revidierte die Schätzung für die Zahl der Galaxien um den Faktor 10 von 200 Milliarden auf 2 Billionen. 200 Milliarden, ich könnte meinen Kopf umdrehen, ich sage die ganze Zeit Milliarden. Aber 2 Billionen? Das ist einfach eine unverständliche Zahl.
Wirft das auch alle vorherigen Schätzungen für die Anzahl der Sterne in die Höhe? Eigentlich nicht.
Das beobachtbare Universum misst 13,8 Milliarden Lichtjahre in alle Richtungen. Dies bedeutet, dass am äußersten Rand dessen, was wir sehen können, das Licht diese Region vor 13,8 Milliarden Jahren verlassen hat. Darüber hinaus hat die Expansion des Universums diese 46 Milliarden Lichtjahre entfernten Regionen erreicht.
Ist das sinnvoll? Das Licht, das Sie sehen, ist 13,8 Milliarden Lichtjahre alt, aber jetzt ist es 46 Milliarden Lichtjahre entfernt. Das bedeutet, dass die Ausdehnung des Weltraums das Licht aller Photonen, die uns erreichen wollen, gestreckt hat.
Was in der Vergangenheit sichtbare oder ultraviolette Strahlung gewesen sein könnte, hat sich in Infrarot und sogar in Mikrowellen am äußersten Rand des beobachtbaren Universums verschoben.
Da Astronomen das Volumen des beobachtbaren Universums kennen und können Berechnen Sie die Dichte des Universums , sie kennen die Masse des gesamten Universums. 3,4 x 10^54 Kilogramm einschließlich regulärer Materie und dunkler Materie. Sie kennen auch das Verhältnis von regulärer Materie zu dunkler Materie, sodass sie die Gesamtmenge der regulären Masse im Universum berechnen können.
In der Vergangenheit teilten Astronomen diese Gesamtmasse durch die Anzahl der Galaxien, die sie in den ursprünglichen Hubble-Daten sehen konnten, und stellten fest, dass es etwa 200 Milliarden Galaxien gibt.
Jetzt haben Astronomen eine neue Technik verwendet, um die Galaxien zu schätzen, und das ist ziemlich cool. Astronomen nutzten das Hubble-Weltraumteleskop, um in einen scheinbar leeren Teil des Himmels zu blicken und alle Galaxien darin zu identifizieren. Dies ist das Hubble Ultra Deep Field, und es ist eines der erstaunlichsten Bilder, die Hubble je aufgenommen hat.
Das Hubble Ultra Deep Field in ultraviolettem, sichtbarem und infrarotem Licht. Bildquelle: NASA, ESA, H. Teplitz und M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) und Z. Levay (STScI)
Astronomen haben dieses Bild von Galaxien sorgfältig in eine dreidimensionale Karte von Galaxiengröße und -standorten umgewandelt. Dann nutzten sie ihr Wissen über die Galaxienstruktur näher an ihrem Heimatort, um eine genauere Schätzung davon zu liefern, wie die Galaxien dort draußen aussehen müssen, am äußersten Rand unserer Beobachtungsfähigkeit.
Die Milchstraße ist beispielsweise von etwa 50 Satelliten-Zwerggalaxien umgeben, von denen jede einen Bruchteil der Masse der Milchstraße besitzt.
Indem sie erkannten, welche die größeren Hauptgalaxien waren, konnten sie die Verteilung kleinerer, dunklerer Zwerggalaxien berechnen, die in den Hubble-Bildern nicht sichtbar waren.
Mit anderen Worten, wenn das ferne Universum dem nahen Universum ähnlich ist und dies eines der Prinzipien der modernen Astronomie ist, dann haben die fernen Galaxien die gleiche Struktur wie die nahen Galaxien.
Es bedeutet nicht, dass das Universum größer ist als wir dachten oder dass es mehr Sterne gibt, es bedeutet nur, dass das Universum mehr Galaxien enthält, die weniger Sterne enthalten. Es gibt die großen Hauptgalaxien und dann eine glatte Verteilungskurve von immer kleineren Galaxien bis hin zu den winzigen Zwerggalaxien. Die Gesamtzahl der Sterne ergibt die gleiche Zahl.
Die Fornax-Zwerggalaxie ist eine der benachbarten Zwerggalaxien unserer Milchstraße. Bildnachweis: ESO
Die Galaxien, die wir sehen können, sind nur die Spitze des galaktischen Eisbergs. Für jede Galaxie, die wir sehen können, gibt es weitere neun kleinere, lichtschwächere Galaxien, die wir nicht sehen können.
Natürlich sind wir nur noch wenige Jahre davon entfernt, diese dunkleren Galaxien zu sehen. Wenn die NASA James Webb Weltraumteleskop startet im Oktober 2018 und trägt einen Teleskopspiegel mit 25 Quadratmetern Sammelfläche, im Vergleich zu Hubbles 4,5 Quadratmetern .
Darüber hinaus ist James Webb ein Infrarot-Teleskop, ein spezielles Werkzeug, um kühlere Objekte und Galaxien zu beobachten, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind. Die Arten von Galaxien, die Hubble nur andeuten kann, wird James Webb direkt sehen können.
Warum sehen wir mit unseren Augäpfeln nicht Galaxien in alle Richtungen? Dies ist eigentlich ein altes Rätsel, vorgeschlagen von Wilhelm Olbers im 1700, passend benannt Olbers Paradoxon . Wir haben a ganzer Artikel dazu , aber die Grundidee ist, dass Sie, wenn Sie in eine beliebige Richtung schauen, irgendwann einen Stern treffen. Es könnte nah sein, wie die Sonne, oder sehr weit weg, aber wie auch immer, es sollten Sterne in alle Richtungen sein. Das bedeutet, dass der gesamte Nachthimmel so hell sein sollte wie die Oberfläche eines Sterns. Natürlich nicht, aber warum nicht?
Tatsächlich könnte man mit der 10-fachen Anzahl von Galaxien das Paradox neu formulieren und sagen, dass man in jede Richtung auf eine Galaxie schauen sollte, aber das ist nicht das, was man sieht.
Eine Teilkarte der Verteilung von Galaxien im SDSS, die bis zu einer Entfernung von 7 Milliarden Lichtjahren reicht. Das Ausmaß der Galaxienhaufen, das wir heute beobachten, ist eine Signatur dafür, wie sich die Gravitation über die kosmische Zeit gewirkt hat und ermöglicht es zu testen, ob die allgemeine Relativitätstheorie über diese Skalen gilt. (M. Blanton, SDSS)
Außer du bist. Überall, wo Sie hinschauen, in alle Richtungen, sehen Sie Galaxien. Es ist nur so, dass diese Galaxien vom sichtbaren Spektrum in das Infrarotspektrum rotverschoben sind, sodass Ihre Augäpfel sie nicht wahrnehmen können. Aber sie sind da.
Wenn Sie den Himmel in Mikrowellen sehen, leuchtet er tatsächlich in alle Richtungen. Das ist die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die hinter all diesen Galaxien scheint.
Es stellt sich heraus, dass das Universum zehnmal mehr Galaxien hat als zuvor geschätzt – 2 Billionen Galaxien. Nicht das 10-fache der Sterne oder Masse, diese Zahlen sind gleich geblieben.
Und sobald James Webb auf den Markt kommt, werden diese Zahlen noch einmal feinjustiert, um noch genauer zu sein. 1,5 Billionen? 3,4 Billionen? Bleiben Sie dran für die bessere Nummer.
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