นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไรว่ามีกาแลคซีดาวประมาณ 300 ล้านดวงและมีกาแลคซีประมาณ 100 พันล้านดวง

เพียงแค่คิดเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นความคิดที่เหลือเชื่อ แต่นักวิทยาศาสตร์จะรับตัวเลขเหล่านี้ได้อย่างไร พวกเขาใช้เทคโนโลยี / ระบบ / ทฤษฎีใด

วิธีการทำงานมีดังนี้ เราทำการศึกษารายละเอียดของดวงดาวในย่านสุริยะ สิ่งนี้กำหนดความหนาแน่นของดาวฤกษ์ในพื้นที่และมีมวลรวมกัน (เรียกว่าฟังก์ชันมวลของดาวฤกษ์) เราเปรียบเทียบสิ่งนั้นกับฟังก์ชั่นมวลของกระจุกดาวและสังเกตว่าลำดับแรกมันดูไม่แปรเปลี่ยน

จากนั้นเราสามารถวิเคราะห์ปัญหาได้หลายวิธี: เราสามารถสร้างแบบจำลองสำหรับความหนาแน่นดาวฤกษ์ของกาแล็กซี่สมมติว่ามันมีฟังก์ชั่นมวลเท่ากันและด้วยเหตุนี้จึงได้รับดาวจำนวนมาก แบบจำลองอาจขึ้นอยู่กับการแปลงแสงเป็นมวลหยาบ แต่บ่อยครั้งขึ้นอยู่กับการสำรวจลึกของท้องฟ้า - การสำรวจลำแสงดินสอแคบ ๆ จาก HST หรือแบบสำรวจที่กว้างขึ้นเช่น SDSS กุญแจสำคัญคือการนับดาว แต่ประเมินว่าพวกเขาอยู่ไกลแค่ไหน สิ่งนี้มีความไม่แน่นอนสูงและอาศัยสมมติฐานบางอย่างเกี่ยวกับความสมมาตรเพื่อครอบคลุมพื้นที่ของกาแล็กซี่ของเรา

อีกวิธีหนึ่งคือการนับจำนวนวัตถุที่สว่างซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นตัวสืบหาประชากรของดาวฤกษ์ต้นแบบ (เช่นดาวยักษ์แดง) เปรียบเทียบกับจำนวนของยักษ์ใหญ่ในสถานที่ที่เราศึกษามาอย่างดีและจากการประมาณนี้ไปจนถึงจำนวนดาวอีกครั้ง อาศัยข้อโต้แย้งที่สมมาตรสำหรับบิตเหล่านั้นของกาแล็กซี่ที่อยู่ไกลหรือถูกบดบังด้วยฝุ่น

วิธีที่สามคือถามว่าดาวฤกษ์มีชีวิตและตายไปกี่ดวงเพื่อเสริมดวงกลางระหว่างดวงดาวด้วยธาตุหนัก (โลหะรู้จัก) ยกตัวอย่างเช่นปรากฎว่ามันมีซุปเปอร์โนวาแกนยุบตัวถึงพันล้านดวงเพื่อสร้างออกซิเจนทั้งหมดที่เราเห็น ถ้าเราสมมติว่าฟังก์ชันมวลไม่แปรเปลี่ยนตามเวลาและซูเปอร์โนวานั้นเกิดขึ้นจากดาวฤกษ์มวล 8 ดวงในสุริยจักรวาลเราก็รู้ด้วยว่าดาวมวลต่ำอายุยืนยาวเกิดมากับพี่น้องมวลสูงของพวกมันอย่างไร .

จำนวนไม่ว่าจะเป็น 100 พันล้านหรือ 300 พันล้านนั้นไม่แม่นยำกว่าปัจจัยเพียงไม่กี่ตัว แต่อาจแม่นยำกว่าลำดับความสำคัญ ปัญหาหลักคือดาวที่พบมากที่สุดในกาแล็กซี่คือดาวแคระ M จาง ๆ ซึ่งให้แสงหรือมวลน้อยมากกับกาแล็กซี่ดังนั้นเราจึงอาศัยการคาดการณ์เกี่ยวกับความรู้ท้องถิ่นของวัตถุเหล่านี้

จำนวนกาแลคซีปัญหานั้นง่ายกว่าแม้ว่าจะมีการกำหนดจำนวนน้อย เราคิดว่าในระดับขนาดใหญ่เอกภพมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันและมีลักษณะคล้ายกัน เรานับจำนวนกาแลคซีที่เราเห็นได้ในพื้นที่หนึ่ง ๆ คูณมันขึ้นเพื่อปกคลุมทั่วทั้งท้องฟ้า จำนวนนั้นจะต้องได้รับการแก้ไขสำหรับกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่ไม่สามารถมองเห็นได้ ความยากลำบากที่นี่คือเรากำลังมองเข้าไปในอดีตและกาแลคซีจำนวนมากอาจไม่ได้รับการอนุรักษ์ไม่ว่าจะผ่านวิวัฒนาการหรือการรวม ดังนั้นเราจึงต้องพยายามและสร้างคำแถลงเช่น "มีกาแลคซีในจักรวาลที่สังเกตการณ์ได้ในปัจจุบันซึ่งส่องสว่างกว่า L" ฉันคิดว่าตัวเลขนี้เป็นเพียงลำดับของการประมาณขนาดเท่านั้น

มันเป็นเรื่องของสถิติ

นักวิทยาศาสตร์ใช้พื้นที่เล็กน้อย (สมมุติว่า 1 วินาทีของส่วนโค้ง ) พวกเขาดูอย่างระมัดระวังด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่แข็งแกร่งและนับดาวและกาแลคซีทั้งหมดที่พวกเขาเห็น จากนั้นพวกเขาคาดการณ์จำนวนนั้นที่พื้นที่มองเห็นทั้งหมด

แน่นอนว่าพวกเขาสามารถคำนวณพื้นที่ได้หลายจุดและทำการนับค่าเฉลี่ย

เนื่องจากจำนวนนั้นประมาณด้วยเหตุนี้มันจึงไม่สำคัญเลยว่ามันจะเป็นดาวฤกษ์ 100 พันล้านหรือ 300 พันล้านดวง เป้าหมายคือมีลำดับความสำคัญตามที่ Moriarty ชี้