Astronomie

Woher wissen Wissenschaftler, dass es etwa 300 Milliarden Sterne in einer Galaxie und etwa 100 Milliarden Galaxien gibt?

Woher wissen Wissenschaftler, dass es etwa 300 Milliarden Sterne in einer Galaxie und etwa 100 Milliarden Galaxien gibt?


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Allein der Gedanke daran ist irrsinnig. Aber wie kommen Wissenschaftler zu diesen Zahlen? Welche Technologie/System/Theorie verwenden sie?


Es ist eine Frage der Statistik.

Wissenschaftler nehmen einen kleinen Teil des Raums ein (sagen wir 1 Bogensekunde). Sie betrachten es sorgfältig mit starken Teleskopen und zählen alle Sterne und Galaxien, die sie sehen. Dann extrapolieren sie diese Zahl auf den gesamten sichtbaren Raum.

Natürlich können sie mehrere Punkte des Raums berechnen und eine Durchschnittszählung erstellen.

Da die Zahl extrapoliert wird, spielt es daher keine Rolle, ob es sich um 100 Milliarden oder 300 Milliarden Sterne handelt. Das Ziel ist es, eine Größenordnung zu haben, wie sie von Moriarty aufgezeigt wurde.


Die Funktionsweise ist wie folgt. Wir führen detaillierte Studien von Sternen in der Sonnenumgebung durch. Dies bestimmt die lokale Dichte von Sternen und den Massenmix, den sie besitzen (sogenannte stellare Massenfunktion). Wir vergleichen dies mit der Massenfunktion von Sternhaufen und stellen fest, dass sie in erster Ordnung invariant erscheint.

Wir können das Problem dann auf verschiedene Weise triangulieren: Wir können ein Modell für die Sternendichte der Galaxie erstellen, davon ausgehen, dass alle die gleiche Massenfunktion haben und daher eine Anzahl von Sternen erhalten. Das Modell kann auf groben Licht-zu-Masse-Umrechnungen basieren, aber häufiger würde es auf tiefen Durchmusterungen des Himmels basieren - entweder schmale Bleistiftbeam-Durchmusterungen von HST oder breitere Durchmusterungen wie SDSS. Der Schlüssel liegt darin, Sterne zählen zu können aber auch schätzen, wie weit sie entfernt sind. Dies ist höchst ungewiss und beruht auf einigen Annahmen über die Symmetrie, um Regionen unserer Galaxie abzudecken, die wir nicht untersuchen können.

Eine andere Methode besteht darin, helle Objekte, die als Tracer der zugrunde liegenden Sternpopulation fungieren könnten (z. B. rote Riesen), zu zählen, mit der Anzahl der Riesen in unserem gut untersuchten Gebiet zu vergleichen und daraus wiederum auf eine Gesamtzahl von Sternen zu extrapolieren sich auf Symmetrieargumente für die Teile der Galaxie verlassen, die weit entfernt oder von Staub verdeckt sind.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, zu fragen, wie viele Sterne gelebt und gestorben sind, um das interstellare Medium mit schweren Elementen (auch bekannt als Metalle) anzureichern. Es stellt sich zum Beispiel heraus, dass es etwa eine Milliarde Kernkollaps-Supernovae gegeben haben muss, um all den Sauerstoff zu erzeugen, den wir sehen. Wenn wir davon ausgehen, dass die Massenfunktion zeitinvariant ist und Supernovae aus Sternen über 8 Sonnenmassen entstehen, dann wissen wir auch, wie viele langlebige massearme Sterne mit ihren massereichen Geschwistern geboren wurden und schätzen daher, wie viele Sterne es heute gibt .

Die Zahl, sei es 100 Milliarden oder 300 Milliarden, ist nicht genauer als ein Faktor von wenigen, aber wahrscheinlich genauer als eine Größenordnung. Das Hauptproblem ist, dass die häufigsten Sterne in der Galaxie schwache M-Zwerge sind, die sehr wenig Licht oder Masse zur Galaxie beitragen, daher verlassen wir uns wirklich auf eine Extrapolation unserer lokalen Kenntnisse dieser Objekte.

Das Problem der Anzahl der Galaxien ist einfacher, obwohl die Anzahl weniger genau definiert ist. Wir gehen davon aus, dass das Universum auf großen Skalen homogen und isotrop ist. Wir zählen, wie viele Galaxien wir in einem bestimmten Gebiet sehen können, multiplizieren es, um den ganzen Himmel zu bedecken. Die Zahl muss dann für entfernte schwache Galaxien korrigiert werden, die nicht gesehen werden können. Das Schwierige daran ist, dass wir in die Vergangenheit blicken und die Anzahl der Galaxien möglicherweise nicht erhalten bleibt, weder durch Evolution noch durch Verschmelzungen. Wir müssen also versuchen, eine Aussage zu treffen wie "Es gibt heute n Galaxien im beobachtbaren Universum, die heller sind als L". Ich denke, diese Zahl ist sicherlich nur eine Schätzung der Größenordnung.


SEXTILLION STERNE

WASHINGTON – Eine neue Studie zeigt, dass es 300 Sextillionen Sterne im Universum gibt. Dreimal mehr als zuvor berechnet.

Sextillionen. Das sind 23 Nullen. Eine Billion mal 100 Milliarden.

Die Schätzung, die in einer am Mittwoch online in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie enthalten ist, basiert auf Erkenntnissen, dass es viel mehr Rote Zwerge gibt, den häufigsten Stern im Universum, als bisher angenommen.

Astronomen haben in den letzten fünf Jahren die Sterne gezählt und neu gezählt – ähnlich wie die Wahlergebnisse von Bush-Gore.

Die Studie des Astronomen Pieter van Dokkum von der Yale University und des Harvard-Astrophysikers Charlie Conroy stellt eine wichtige Annahme in Frage, die Astronomen häufig verwenden: dass die meisten Galaxien die gleichen Eigenschaften wie unsere Milchstraße haben. Und diese Schlussfolgerung ist für Astronomen, die einen geordneteren Kosmos wünschen, zutiefst beunruhigend.

Als Wissenschaftler zuvor die Gesamtzahl der Sterne schätzten, gingen sie davon aus, dass alle Galaxien das gleiche Verhältnis von Zwergsternen wie die spiralförmige Milchstraße haben. Ein Großteil unseres Verständnisses des Universums basiert auf Beobachtungen, die in unserer eigenen Galaxie gemacht und dann auf andere Galaxien extrapoliert wurden.

Aber etwa ein Drittel der Galaxien im Universum sind elliptisch und nicht spiralförmig, und van Dokkum stellte fest, dass sie nicht wirklich so aufgebaut sind wie unsere.

Mit dem Keck-Teleskop auf Hawaii blickten van Dokkum und ein Kollege in acht weit entfernte, elliptische Galaxien und betrachteten ihre schwer zu unterscheidenden Lichtsignaturen. Die Wissenschaftler berechneten, dass elliptische Galaxien mehr Rote Zwerge haben als vorhergesagt. Eine Menge mehr.

"Wir sehen 10 oder 20-mal mehr Sterne als wir erwartet hatten", sagte van Dokkum. Dann ließ er seine Mitarbeiter buchstäblich die Sterne zählen – einen nach dem anderen.

Im Allgemeinen glauben Wissenschaftler, dass es im Universum 100 Milliarden bis eine Billion Galaxien gibt. Und jede Galaxie – einschließlich der Milchstraße – hatte 100 Milliarden bis eine Billion Sterne. Sagan, der Wissenschaftler und Bestsellerautor der Cornell University, der von Komikern oft mit den Worten “Milliarden und Milliarden” verkörpert wurde, sagte normalerweise, es gäbe 100 Milliarden Galaxien mit jeweils 100 Milliarden Sternen.

Van Dokkums Arbeit nimmt diese Zahlen und passt sie an. Das liegt daran, dass einige dieser Galaxien die elliptischen sind, die etwa ein Drittel aller Galaxien ausmachen – 1 Billion bis 10 Billionen Sterne haben, keine mickrigen 100 Milliarden. Als van Dokkum und Conroy die unglaublich großen Zahlen berechneten, fanden sie heraus, dass dies die Schätzung der Sterne im Universum von 100 Sextillionen auf 300 Sextillionen verdreifachte.

Das ist eine riesige Zahl, die selbst für Astronomen zu erfassen ist, die es gewohnt sind, mit Lichtjahren und Billionen zu handeln, sagte Conroy.

“Es macht Spaß, weil es Sie dazu bringt, über diese großen Zahlen nachzudenken,” Conroy. Conroy sah nach, wie viele Zellen der durchschnittliche menschliche Körper hat – etwa 50 Billionen – und multiplizierte das mit den 6 Milliarden Menschen auf der Erde. Und er kam auf etwa 300 Sextillionen.

Die Anzahl der Sterne im Universum ist also gleich der aller Zellen der Menschen auf der Erde, eine Art lustiger Zufall, sagte Conroy.

Im letzten Monat haben Astronomen über van Dokkums Ergebnisse geschwärmt, und viele sind nicht allzu glücklich darüber, sagte Astronom Richard Ellis vom California Institute of Technology.

Van Dokkums Aufsatz stellt die Annahme eines „geordneteren Universums" in Frage und bekräftigt „die Vorstellung, dass das Universum komplizierter ist, als wir denken", sagte Ellis. “Es ist ein kleiner Panikmacher.”

Ellis sagte, es sei zu früh, um zu sagen, ob van Dokkum Recht oder Unrecht habe, aber seine Arbeit mischt das Feld auf "wie eine Katze unter Tauben".&8221

Astronomen auf beiden Seiten der “sextillion”-Ausgabe sind wieder dabei, Sterne zu zählen. Sie alle sind begierig darauf, die GENAUE Anzahl von Sternen im Universum zu ermitteln.

Van Dokkum stimmte zu und sagte: “Ehrlich gesagt, es ist ein großer Schmerz.”

Ellis sagte, die neue Studie mache Sinn. Ihre größte Schwäche dürfte die Annahme sein, dass die chemische Zusammensetzung von Zwergsternen in elliptischen Galaxien dieselbe ist wie in der Milchstraße. Das könnte falsch sein, sagte Ellis. Wenn ja, würde dies bedeuten, dass es in elliptischen Galaxien nur fünfmal mehr Rote Zwerge gibt als bisher angenommen, anstatt 10 oder 20, sagte van Dokkum.


Welche vier nahen Planeten können uns sehen?

Zu den vier Sternen mit bestätigten Exoplaneten, die sich innerhalb von 100 Lichtjahren von der Sonne befinden, gehören einige aufregende Exoplaneten.

Ross 128 b, der uns zweitnächste Exoplanet der gemäßigten Zone und der nächste Exoplanet um einen ruhigen Roten Zwergstern. Jetzt noch sicherer, ein Hauptziel für das James Webb-Weltraumteleskop und das Extremely Large Telescope der ESO zu sein, die in der Lage sein werden, in der Atmosphäre des Planeten nach Biomarkern zu suchen.

Was wir über Ross 128 b . wissen

  • Was: ein erdmassengroßer Exoplanet um einen Roten Zwergstern
  • Wo: 11 Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau (13. sonnennächstes Sternsystem)
  • In der Erdtransitzone: 2.158 Jahre (von 3.057 bis vor 900 Jahren)

Was wir über Teegardens Star wissen know

  • Was: zwei erdmassengroße Exoplaneten in der bewohnbaren Zone eines Roten Zwergsterns
  • Wo: 12 Lichtjahre entfernt im Sternbild Widder (25. sonnennächstes Sternsystem)
  • In der Transitzone der Erde: Wird in 29 Jahren für 410 Jahre eintreten.

Was wir über GJ9066 wissen

  • Was: zwei riesige Planeten, die einen Roten Zwergstern umkreisen
  • Wo: 15 Lichtjahre entfernt im Sternbild Cetus
  • In der Erdtransitzone: wird in 846 Jahren in die ETZ eintreten und 932 Jahre darin bleiben.

Was wir über das Trappist-1-System wissen

  • Was: Sieben gemäßigte Gesteinsplaneten, die einen ultrakühlen Roten Zwergstern umkreisen, vier in der bewohnbaren Zone
  • Wo: 40 Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann
  • In der Erdtransitzone: Wird in 1.642 Jahren in die ETZ eintreten und dort 2.371 Jahre bleiben.

Erweitertes Beispiel der vollständigen maschinenlesbaren Tabelle der ETZ-Sterne, sortiert nach der Entfernung von der Sonne. [+] aus dem Artikel „Vergangene, gegenwärtige und zukünftige Sterne, die die Erde als durchlaufenden Exoplanet sehen können“, von L. Kaltenegger & J. K. Faherty, Nature

L. Kaltenegger & J. K. Faherty, Natur


Woher wissen wir, dass ferne Galaxien eher aus Materie als aus Antimaterie bestehen? Wenn im Urknall gleiche Mengen von jedem produziert würden, könnten dann nicht einige Teile des Universums hauptsächlich Materie und andere Teile hauptsächlich Antimaterie enthalten?

„Wenn sich Materie und Antimaterie treffen, vernichten sie sich gegenseitig und die Masse wird in Energie umgewandelt – genauer gesagt in Gammastrahlen. Wenn eine ferne Galaxie aus Antimaterie bestehen würde, würde sie ständig Gammastrahlen produzieren, wenn sie auf die Materie trifft die intergalaktischen Gaswolken, die in Galaxienhaufen existieren.

„Wir sehen keinen stetigen Strom von Gammastrahlen aus irgendeiner Quelle am Himmel. Daher folgern Astronomen, dass es keine gelegentlichen ‚Schurken‘-Galaxien aus Antimaterie gibt muss mindestens einen ganzen Galaxienhaufen und wahrscheinlich einen Superhaufen umfassen. Könnte man einmal die Existenz solcher Antimaterie-Superhaufen postulieren, stünde man dann vor dem Problem, einen Mechanismus zu finden, der sich kurz nach dem Urknall getrennt hätte diese jetzt gigantischen Antimaterieklumpen von den benachbarten Materieklumpen. Ein solcher Mechanismus wurde noch nicht ins Auge gefasst.“

>Scott Dodelson ist Wissenschaftler in der Theoretical Astrophysics Group am Fermi National Accelerator Laboratory. Er bietet eine ausführlichere Antwort:

"Die Frage, ob es Antimaterie im Universum gibt oder nicht, ist seit der Vorhersage der Existenz des Antiprotons Anfang dieses Jahrhunderts im Raum. Aus Gründen, die ich erklären werde, glauben die meisten Physiker nicht, dass es eine gibt." viel Antimaterie herum. Aber die Tatsache, dass die Frage immer noch (von vielen Wissenschaftlern) gestellt wird, weist darauf hin, dass sie nicht endgültig beantwortet wurde. Wir alle könnten eine große Überraschung erleben!

„Vor diesem Hintergrund ist hier ein Überblick über unser gegenwärtiges Denken. Eine einfache Möglichkeit zu testen und zu sehen, ob Antimaterie in der Nähe ist, besteht darin, einen ‚Detektor‘ auszusenden. In diesem Fall ist es völlig trivial, einen Detektor zu bauen: Er muss einfach aus Materie bestehen! Jedes Mal, wenn Materie mit Antimaterie kollidiert, vernichten beide und produzieren jede Menge Gammastrahlen. Wir haben Raumsonden zum Jupiter und zu anderen Planeten geschickt Diese Objekte wurden nicht vernichtet, daher wissen wir, dass unser Sonnensystem nicht viel Antimaterie enthält.

„Tatsächlich können wir eine viel stärkere Aussage über die Fülle an Antimaterie treffen, indem wir nach Gammastrahlen anderer Galaxien und Galaxienhaufen suchen. Ein typischer Haufen emittiert nicht viele Gammastrahlen, also müssen alle Galaxien darin gemacht werden.“ Es ist möglich, dass alle Galaxien in einem bestimmten Haufen aus Materie bestehen, während alle Galaxien in einem anderen ausschließlich aus Antimaterie bestehen. Wenn dies wahr wäre, würde eine immense Gammastrahlung aus den Grenzregionen zwischen Haufen unterschiedlicher Art. Derzeit wird eine solche Strahlung nicht beobachtet, was wiederum gegen diese Trennung spricht: Materie und Antimaterie müssen daher auf Skalen größer als Haufengrößen (ca. 10 Millionen Lichtjahre) getrennt werden.

„Es gibt ein starkes Argument gegen die Möglichkeit, dass Materie und Antimaterie in unserem Universum in gleicher Anzahl existieren, aber aus irgendeinem Grund getrennt sind. Dieses Argument geht auf das frühe Universum zurück und fragt: Wann müssen Materie und Antimaterie gewesen sein? getrennt? Es muss sehr früh gewesen sein, als die Temperatur des Universums ungefähr 500 Milliarden Kelvin betrug. Wenn sie sich bis dahin nicht getrennt hätten, hätten sich Materie und Antimaterie gegenseitig vernichtet, weil das Universum sehr dicht war. Ist das möglich? An einen Mechanismus zu denken, der Materie von Antimaterie trennte, als das Universum sehr heiß und dicht war? Anscheinend nicht, denn jede Möglichkeit, sie zu trennen, muss der Kausalität gehorchen. Früh in der Geschichte des Universums, als die Vernichtung zwischen Materie und Anti-Materie Materie auftrat, die weitestmöglichen Entfernungen, die in kausalem Kontakt miteinander standen, betrugen etwa 100 Kilometer. Diese Größe ist eine Milliarde Mal kleiner als die Regionen, die zu Clustern heranwachsen würden. Es scheint also unmöglich, Hutmaterie wurde von Antimaterie auf Skalen von der Größe von heutigen Clustern getrennt. Die natürlichste Erklärung ist, dass das Universum nur aus Materie besteht und kein großes Reservoir an Antimaterie enthält. Tatsächlich gibt es Theorien, die erklären, wie eine solche Asymmetrie zustande gekommen sein könnte.

„Nachdem ich all dies gesagt habe, möchte ich noch einmal betonen, dass dies nicht das letzte Wort ist. Die Argumente, die ich vorgebracht habe, sind suggestiv, aber nicht zwingend. Aus diesem Grund sind einige Physiker vom Alpha Magnetic Spectrometer begeistert, einem Gerät, das die National Aeronautics und Die Raumfahrtbehörde will in der Erdumlaufbahn fliegen, die direkt nach Antimaterie sucht."


Ja, es gibt Leben im Weltraum – beschäftige dich damit

Niemand hat jemals Leben im Weltraum entdeckt, und angesichts der Ungeheuerlichkeit des Universums und unseres winzigen, bescheidenen Platzes darin ist es durchaus möglich, dass niemand in unserem Leben oder für viele kommende Leben dies tun wird. Aber egal, denn das Leben ist da draußen&mdashind, es ist überall, einfach weil es chemisch und mathematisch es ist hast da zu sein.

Dies ist zunehmend die Ansicht von Ermittlern, die die Wissenschaft der Exobiologie studieren, auch bekannt als Astrobiologie, auch bekannt als einfach ET. Es gibt gute Gründe für diesen investigativen Optimismus. Wir wissen jetzt, dass Wasser überall im Kosmos, auf Planeten und Monden, in der Matrix von Asteroiden vorhanden ist und durch den interstellaren Raum selbst wirbelt. Kohlenwasserstoffe – der grundlegende molekulare Stoff des Lebens – sind ebenso allgegenwärtig wie komplexere Aminosäuren.

Und während wir einst nur von den acht Planeten unseres eigenen Sonnensystems wussten, haben Wissenschaftler in den letzten 20 Jahren Tausende weiterer Sterne in unserer Galaxie entdeckt, die andere Sterne umkreisen. Unsere Sonne ist nur einer dieser 300 Milliarden Sterne, und es gibt vielleicht noch 100 Milliarden weitere Galaxien im Universum. Das ist keine Beispielgruppe von Unendlich, aber es ist trotzdem eine riesige. Wenn die biologische Chemie überall ist und die Planeten, auf denen sie sich abspielen könnte, es auch gibt, gibt es wenig Grund zu der Annahme, dass die Magie nur auf der Erde stattfinden würde.

&bdquoDas Universum ist fest verdrahtet, ein organischer Chemiker zu sein&rdquo hat mir Scott Sandford, Astrobiologe am NASA Ames Research Center in der Nähe des Silicon Valley, in einer aktuellen Ausgabe der TIME erzählt. &bdquoEs ist kein sehr sauberes oder ordentliches, aber es hat wirklich große Becher und viel Zeit.&rdquo

Nicht alle sind mit dieser Ansicht einverstanden, aber ob es Ihnen gefällt oder nicht, es wird&mdash, wenn es nicht bereits&mdash zur Mehrheitsposition geworden ist.

Was denkst du? Wägen Sie auf Twitter mit Ihren Gedanken und Fragen ab und ich werde sie in der nächsten Folge meines neuen Time-Podcasts diskutieren. Es ist dein Universum, (verfügbar bei iTunes und Stitcher), das Sie jede Woche auf eine Tour zu einem neuen Ziel in unserem Sonnensystem führt. Wir haben bisher Merkur, Venus, Erde, Mars und Jupiter besucht. Am Donnerstag, den 10. März, werden wir anhalten und über das Leben im Kosmos insgesamt nachdenken.


Keplers Universum: Mehr Planeten in unserer Galaxie als Sterne

Astronomen schätzen, dass die Milchstraße bis zu 400 Milliarden Sterne enthält und dank der Kepler-Mission können wir jetzt schätzen, dass jeder Stern in unserer Galaxie durchschnittlich 1,6 Planeten umkreist.

Dieses neue Video unserer Freunde Tony Darnell und Scott Lewis konzentriert sich auf die Entdeckungen des Weltraumteleskops Kepler, die ein ganz neues Universum und eine neue Sichtweise auf Sterne als potenzielle Heimat für andere Planeten eröffnet haben. Vor etwa 20 Jahren wussten wir nicht, ob es neben unserem noch andere Planeten um andere Sterne gibt. Aber jetzt wissen wir, dass wir in einer Galaxie leben, die mehr Planeten als Sterne enthält.

Wenn Sie diese Zahl auf den Rest des Universums extrapolieren, ist es überwältigend. Laut Astronomen gibt es im beobachtbaren Universum wahrscheinlich mehr als 170 Milliarden Galaxien, die sich in eine 13,8 Milliarden Lichtjahre von uns entfernte Weltraumregion in alle Richtungen erstrecken.

Wenn Sie also die Anzahl der Sterne in unserer Galaxie mit der Anzahl der Galaxien im Universum multiplizieren, erhalten Sie ungefähr 10 24 Sterne. Das ist eine 1, gefolgt von vierundzwanzig Nullen oder einer Siebmillion von Sternen.

Es wurde jedoch berechnet, dass das beobachtbare Universum eine Raumblase von 47 Milliarden Jahren in alle Richtungen ist, oder es könnte viel größer sein, möglicherweise unendlich. Wir können diese Sterne nur nicht entdecken, weil sie sich außerhalb des beobachtbaren Universums befinden.

Es gibt also viele Stars da draußen.

Wie das Video sagt, geben uns Weltraumteleskope “einen Blick auf unseren bescheidenen Platz im kosmischen Ozean.”


In einer fernen Galaxie finden Wissenschaftler den ältesten Sauerstoff im Universum und Sterne vom Rand der kosmischen Morgendämmerung

Die Sternentstehung in der sehr weit entfernten Galaxie MACS1149-JD1 begann in einem unerwartet frühen Stadium, nur 250 Millionen Jahre nach dem Urknall. Diese Entdeckung repräsentiert auch den am weitesten entfernten Sauerstoff, der jemals im Universum entdeckt wurde. (Bildnachweis: ESO)

In einer weit entfernten Galaxie, die mehr als 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist, haben Astronomen Spuren des ältesten bekannten Sauerstoffs im Universum sowie Beweise dafür entdeckt, dass alte Sterne bereits 250 Millionen Jahre nach dem Urknall „angeschaltet“ wurden.

Diese Ergebnisse, die am Mittwoch in Nature veröffentlicht wurden, legen nahe, dass die Sternentstehung zu Beginn des Kosmos häufiger und robuster war als bisher angenommen.

„Es ist nicht verwunderlich, dass sich zu dieser Zeit Sterne zu bilden begannen, aber überraschenderweise fanden wir heraus, dass die meisten Sterne in dieser Galaxie so früh geboren wurden“, sagte Richard Ellis, Astrophysiker am University College of London, der dazu beigetragen hat zum Studium.

„Die meisten Modelle deuten darauf hin, dass die Sternentstehung allmählich beginnt, nicht in einem einzigen Aktivitätsschub“, fügte er hinzu.

Die alte Galaxie, bekannt als MACS1149-JD1, wurde 2012 entdeckt, aber die Wissenschaftler wussten bis jetzt nicht, wie weit sie entfernt – und damit ungefähr wie alt – sie war.

Um seine Entfernung von der Erde genau zu messen, suchte ein internationales Astronomenteam mit dem ALMA-Teleskop in der chilenischen Wüste nach der Signatur von ionisiertem Sauerstoff im Licht der Galaxie.

„ALMA ist ein sehr empfindliches Observatorium, und Sauerstoff ist eine der am leichtesten nachgewiesenen Spektrallinien in heißem Gas“, sagte Ellis.

Zoomen Sie in das frühe Universum zur lichtschwachen Galaxie MACS1149-JD1, wo die Sterne erst 250 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden. (Bild: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Risinger, skysurvey.org)

Da sich das Universum ausdehnt, wurde die mit dem Sauerstoff verbundene Spektrallinie gestreckt, als er in einem als Rotverschiebung bekannten Prozess durch den Weltraum reiste.

Durch die Messung seiner Wellenlänge, sobald es die Erde erreichte, konnten die Wissenschaftler ein bemerkenswert genaues Bild davon bekommen, wie lange dieses Licht durch den Kosmos strahlt.

Die Sauerstofflinie von MACS1149-JD1 wurde ursprünglich mit einer Wellenlänge von etwa 88 Mikrometer emittiert, aber als sie ALMA erreichte, hatte sie sich auf etwa 893 Mikrometer ausgedehnt, sagte Takuya Hashimoto, Astronom an der Osaka Sangyo University und dem National Astronomical Observatory of Japan, das die Studie leitete.

Das deutet darauf hin, dass das Licht dieser Galaxie vor 13,28 Milliarden Jahren emittiert wurde, als das Universum etwa 550 Millionen Jahre alt war, sagte er.

Aber das ist nur ein Teil der Geschichte.

Unmittelbar nach dem Urknall gab es im Universum keinen Sauerstoff mehr. Denn Sauerstoff kann nur im Kernofen von Sternen geschmiedet werden. Und es wird nur dann in den Kosmos freigesetzt, wenn diese Sterne sterben.

Daher deutet das Vorhandensein von Sauerstoff in der Galaxie MACS1149-JD1 darauf hin, dass diese Galaxie 500 Millionen Jahre nach dem Urknall bereits einen gewissen chemischen Reifegrad erreicht hatte. Dort waren bereits Sterne gestorben.

Um ein genaueres Bild davon zu bekommen, wie alt die Galaxie war, als sie vor 13,28 Milliarden Jahren Licht aussendete, untersuchte das Astronomieteam ihre Farbe mit Hilfe der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer.

„Je röter die Galaxie, desto älter die Sternenpopulation“, sagte Studienkoautor Nicolas Laporte, Forscher am University College London. "Und in unserem Fall haben wir eine sehr rote Galaxie, die auf alte Sterne zurückzuführen ist."

Tatsächlich konnten die Wissenschaftler anhand dieser Messungen feststellen, dass viele der Sterne in MACS1149-JD1 vor 13,28 Milliarden Jahren bereits 300 Millionen Jahre alt waren. Das bedeutet, dass sie sich etwa 250 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet haben mussten – als das Universum gerade einmal 2% seines heutigen Alters war.

Wie üblich haben diese neuen Entdeckungen die Forscher dazu veranlasst, mehr Fragen zu stellen.

Gibt es zum Beispiel viele Galaxien im Universum, die so alt sind wie diese, oder handelt es sich um einen extraalten Ausreißer?

Ellis sagte, das Team habe bereits Pläne, zwei weitere entfernte Galaxien zu beobachten, um ihr Alter zu bestimmen. Vielleicht haben einer oder beide einen ähnlichen Jahrgang.

Hashimoto fügte hinzu, dass, wenn das James-Webb-Weltraumteleskop um 2020 ans Netz geht, wahrscheinlich noch viel weiter entfernte Galaxien entdeckt werden.

Und wenn sich die Sterne 250 Millionen Jahre nach dem Urknall massenhaft anzündeten, wie früh in der Geschichte des Universums erhellten dann die ersten Sterne die Dunkelheit des Weltraums?

„Die reife Sternpopulation in MACS1149-JD1 deutet darauf hin, dass sich Sterne noch in früheren Zeiten bildeten, jenseits dessen, was wir derzeit mit unseren Teleskopen sehen können“, sagte Laporte. „Dies hat sehr aufregende Auswirkungen auf die Suche nach der ‚kosmischen Morgendämmerung‘, als die ersten Galaxien auftauchten.“

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Kurze Frage: Wie viele Galaxien gibt es?

Seit Hunderttausenden von Jahren hat die Menschheit mit einer Frage im Kopf in den Nachthimmel geblickt: Was gibt es sonst noch?

Da ist natürlich der Mond (8) und dann die Sonne. Und als unser Blick auf den Nachthimmel schärfer geworden ist, haben wir auch andere Objekte entdeckt, wie die sieben anderen Planeten, die die Sonne und ihre vielen Monde umkreisen. Wir entdeckten Kometen und Asteroiden, Schwarze Löcher und Galaxien, vollgepackt mit Millionen von Sternen. In besonders dunklen Nächten können Sie sogar die Ränder unserer eigenen Milchstraße erkennen.

Wie viele Galaxien gibt es also genau? Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass es bis zu 2 Billionen &ndashdas sind Billionen mit einem T&ndash Galaxien im beobachtbaren Universum.

Jede Galaxie hat ihre eigenen einzigartigen Merkmale und Eigenschaften. Im Laufe von Millionen von Jahren bilden sie Gase, Staub, Sterne, Planeten und Monde. Im Zentrum der meisten Galaxien liegt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das an nahen Sternen zerrt.

Der berühmte Astronom Edwin Hubble entwickelte 1926 als erster ein galaktisches Klassifizierungssystem für die Himmelsmerkmale. Nach seiner (sehr vereinfachten) Klassifizierung gibt es fünf Haupttypen von Galaxien: Spirale, Balkenspirale (die Milchstraße ist eine Balkenspirale) , linsenförmig, elliptisch und unregelmäßig.

Intergalaktische Arithmetik

Erst in den letzten Jahren konnten wir abschätzen und verstehen, wie viel es sonst noch im Universum gibt. Wissenschaftler verwenden Teleskope wie das erdumlaufende Hubble-Weltraumteleskop und das Chandra-Röntgenobservatorium sowie das erdbasierte Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, um galaktische Durchmusterungen durchzuführen und zu bestimmen, wie viele Galaxien sich in einem stecknadelkopfgroßen Fleck am Himmel befinden auf Armeslänge gehalten.

Das Zählen von Galaxien ist wie ein kosmisches Spiel mit Wo ist Waldo. Astronomen haben die Aufgabe, jede Galaxie zu zählen, die sie in diesem winzigen Splitter des Weltraums finden können, und sie dann über den gesamten Himmel zu extrapolieren.

Einen Bruchteil aus dem Himmel herauszuschneiden und alle Galaxien darin über das breite Wellenlängenspektrum zu identifizieren, ist keine leichte Aufgabe. Sie müssen sich durch Staub und andere Materie kämpfen, die das Licht einer Galaxie dämpfen können. Und es dauert lange, bis Hubble und andere Teleskope diese Bilder aufnehmen und zusammenfügen.

Es gibt zweifellos Galaxien, die wir sogar sehen können. Da sich unser Universum ausdehnt, rasen einige extrem weit entfernte und alte Galaxien, die kurz nach dem Urknall entstanden sind, schneller als Lichtgeschwindigkeit von uns weg. Es ist praktisch unmöglich, sie mit der aktuellen Technologie zu erkennen.

Hubble geht tief

Wir haben zu einem großen Teil dem Hubble-Weltraumteleskop zu verdanken, dass es unseren Platz im Universum beleuchtet. Wenn Hubble nicht gerade Kometen jagt oder Planetenringe zählt, macht Hubble regelmäßig detaillierte Bilder von winzigen Himmelsscheiben. Hubble veröffentlichte 1995 die erste Deep Field-Umfrage.

„Wir haben versucht, einen wahllosen Bereich des Himmels zu finden, in dem zuvor noch keine Beobachtung gemacht wurde“, sagte Robert Williams, der ehemalige Direktor des Space Telescope Science Institute, 2016 gegenüber Vox. Das Bild revolutionierte die Astronomie. Auf dem glitzernden Bild entdeckten Astronomen etwa 1.500 glitzernde Galaxien. Nachfolgende Bilder enthüllten noch mehr.

Im Jahr 2012 wurde das eXtreme Deep Field-Bild von Hubble veröffentlicht. Im Laufe von zehn Jahren hatte das Teleskop 50 Tage lang Bilder eines winzigen Himmelsflecks aufgenommen. Es enthüllte ein Stück Himmel – ungefähr ein zweiunddreißig Millionstel des Himmels, um genau zu sein – übersät mit funkelnden Galaxien aller Formen und Größen. Anhand dieses neuen Bildes schätzten Astronomen, dass es im beobachtbaren Universum 100 bis 200 Milliarden Galaxien geben könnte.

Aber nur vier Jahre später analysierte ein Forscherteam der University of Nottingham die Bilder von Hubble erneut und bewertete Daten von anderen Observatorien, wodurch die Anzahl unserer universumsweiten Galaxien um den Faktor 10 bis 2 Billionen erhöht wurde. Die Astronomen veröffentlichten ihre neuen Zahlen im Astrophysical Journal.

&bdquoEs verblüfft den Verstand, dass über 90 Prozent der Galaxien im [beobachtbaren] Universum noch untersucht werden müssen&ldquo der Astrophysiker Christopher Conselice von der University of Nottingham im Vereinigten Königreich damals gegenüber Atlantic. &ldquoWer weiß, welche interessanten Eigenschaften wir finden werden, wenn wir diese Galaxien mit zukünftigen Teleskopgenerationen entdecken?&rdquo

Schätzungen der nächsten Generation

In gewisser Weise spielen wir ein Katz-und-Maus-Spiel mit dem Universum. Wir bemühen uns, Instrumente zu entwickeln, die stark genug sind, um Galaxien zu sehen, die mit halsbrecherischer Geschwindigkeit von uns wegsausen. Das kommende James Webb-Weltraumteleskop soll Hubbles Zügel als herausragendes Weltraumteleskop zur Beobachtung von Galaxien übernehmen.

Das Infrarot-Observatorium ist 100-mal leistungsstärker als Hubble und wird in der Lage sein, den Kosmos detaillierter als je zuvor zu untersuchen und entfernte Galaxien zu entdecken, die für jede vorherige Generation von Teleskopen zu schwach sind. Astronomen hoffen, Galaxien zu sehen, die kurz nach dem Urknall vor etwa 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Es wird uns den Anfang von allem noch am nächsten geben.


Helen Maynard-Casely, Planetenwissenschaftlerin:

Ich bin der Meinung, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis wir irgendwo anders als auf der Erde etwas finden, das der Biologie ähnelt. Dies liegt daran, dass wir in unserem Sonnensystem zunehmend verschiedene potenzielle Taschen finden, die für das Leben, wie wir es kennen, gastfreundlich sein könnten.

Denken Sie zum Beispiel an die Untereismeere von Europa und Ganymed (zwei der großen Monde des Jupiter): Dies sind Orte, an denen die Temperatur genau richtig ist, es gibt Zugang zu Wasser und auch zu Mineralien. Andererseits sieht man die Dinge mit einer sehr erdähnlichen Linse, und natürlich kann das außerirdische Leben ganz anders sein als unser eigenes.

Deshalb freue ich mich sehr auf die weitere Erforschung des Saturnmondes Titan. Titan hat eine ganze Reihe interessanter Moleküle auf seiner Oberfläche sowie aktive Wettersysteme, um sie zu transportieren – auch dies alles innerhalb unseres Sonnensystems. Und wir wissen, dass es in unserer Galaxie noch andere Sonnensysteme gibt.

In Anbetracht all der oben genannten Punkte fühlt es sich wirklich immer unvermeidlicher an, dass wir irgendwo eine Nische für eine aktive Biologie finden. Ob es uns hallo sagen kann? Nun, das ist eine andere Frage.


Woher wissen Wissenschaftler, dass es etwa 300 Milliarden Sterne in einer Galaxie und etwa 100 Milliarden Galaxien gibt? - Astronomie

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10 verrückte Fakten, die Sie über den Weltraum nicht wussten

Es gibt so viel über den Weltraum, unser Sonnensystem und die Galaxie, das wir immer noch nicht kennen! Der Raum ist riesig. Mit Milliarden von Galaxien und Sternen und Planeten in unserem eigenen Sonnensystem, die noch vollständig erforscht oder verstanden werden müssen, entwickelt sich das Wissen der Wissenschaftler über den Weltraum ständig weiter. Es gibt jedoch einige wirklich coole Dinge, die wir gerade über den Weltraum wissen! Wir haben eine Liste mit zehn herausragenden Fakten zusammengestellt, von denen wir hoffen, dass Sie sie für nicht von dieser Welt halten!

1. RAUM IST VOLLSTÄNDIG STILL

Es gibt keine Atmosphäre im Raum, was bedeutet, dass der Ton kein Medium oder Weg hat, um gehört zu werden.

2. DER HEISSSTE PLANET IN UNSEREM SONNENSYSTEM IST 450° C.

Venus is the hottest planet in the solar system and has an average surface temperature of around 450° C. Did you know that Venus isn't the closest planet to the sun? That is Mercury. You would think that Mercury would then be the hottest, but Mercury has no atmosphere (which regulates temperature), resulting in big fluctuations.

3. A FULL NASA SPACE SUIT COSTS $12,000,000.

While the entire suit costs a cool $12m, 70% of that cost is for the backpack and control module. However, the space suits that NASA uses were built in 1974. If these were priced by today's pricing, they would cost an estimated 150 million dollars!

4. THE SUN’S MASS TAKES UP 99.86% OF THE SOLAR SYSTEM.

The Sun accounts for 99.86% of the mass in our solar system with a mass of around 330,000 times that of Earth. Did you know that the Sun is made up of mostly hydrogen (three quarters worth) with the rest of its mass attributed to helium. If the Sun had a voice would it be high and squeaky from all that helium?

5. ONE MILLION EARTHS CAN FIT INSIDE THE SUN

The Sun is large enough that approximately 1.3 million Earths could fit inside (if squashed in) or if the Earths retained their spherical shape then 960,000 would fit. But can you visualise that number of Earths?

6. THERE ARE MORE TREES ON EARTH THAN STARS IN THE MILKY WAY

There are about three trillion trees on Planet Earth, and between 100-400 billion stars, approximately, in the galaxy.

7. THE SUNSET ON MARS APPEARS BLUE
Just as colors are made more dramatic in sunsets on Earth, sunsets on Mars, according to NASA, would appear bluish to human observers watching from the red planet. Fine dust makes the blue near the Sun's part of the sky much more visibilke, while normal daylight makes the Red Planet's familiar rusty dust color the most perceptible to the human eye.

8. THERE ARE MORE STARS IN THE UNIVERSE THAN GRAINS OF SANDS ON EARTH
The universe extends far beyond our own galaxy, The Milky Way, which is why scientists can only estimate how many stars are in space. However, scientists estimate the universe contains approximately 1,000,000,000,000,000,000,000,000 stars, or a septillion. While no one can actually count every single grain of sand on the earth, the estimated total from researchers at the University of Hawaii, is somewhere around seven quintillion, five hundred quadrillion grains. That is an awfully big sand castle!

9. ONE DAY ON VENUS IS LONGER THAN ONE YEAR.
Venus has a slow axis rotation which takes 243 Earth days to complete its day. The orbit of Venus around the Sun is 225 Earth days, making a year on Venus 18 days less than a day on Venus.

10. THERE IS A PLANET MADE OF DIAMONDS
There’s a planet made of diamonds twice the size of earth The "super earth," aka 55 Cancri e, is most likely covered in graphite and diamond. Paying a visit to that planet would probably pay for the $12 million dollar space suit needed to get there!


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Schau das Video: Aus dem Zentrum unserer Galaxie kommt ein seltsames Leuchten - Niemand weiß genau, was es verursacht (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Zolotilar

    das imaginäre :)

  2. Plat

    Meiner Meinung nach werden Fehler gemacht. Wir müssen diskutieren. Schreiben Sie mir in PM, es spricht mit Ihnen.

  3. Rayhurn

    ein Leader mit Laptop - einfach super

  4. Ata

    Ich denke du liegst falsch. Schreiben Sie mir in PM.



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