ไม่มีดาวที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในระนาบทางช้างเผือกอีกหรือ

ดาวส่วนใหญ่ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่านั้นอยู่ในระยะ 1,000 ปีแสง ดวงอาทิตย์อยู่ในแขนนายพรานซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3,500 ปีแสง ดังนั้นดาวทุกดวง (ที่มีข้อยกเว้นน้อยมาก) เราสามารถมองเห็นลำพังได้อยู่ในแขนของนายพรานและควรได้รับการกระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง โครงสร้างของกาแลคซีนั้นใหญ่เกินไปที่จะส่งผลต่อการกระจายตัวของดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้

ถึงกระนั้นเราจะเห็นดิสก์ทางช้างเผือก เราเห็นอะไร แสงสลัวของดวงดาวที่เราแยกกันทำไม่ได้เหรอ? หรือแสงดาวสะท้อนจากเมฆก๊าซ? และความหนาแน่นของดวงดาวต่อดวงตาที่ไม่มีลำตัวไม่ได้สูงกว่าในระนาบของทางช้างเผือกหรือไม่ (เนื่องจากฉันอาศัยอยู่ในเมืองที่มีมลภาวะเบาฉันไม่สามารถตรวจสอบได้เอง)

คุณสามารถบอกโครงสร้างของกาแลกติกได้มากเพียงแค่มอง ดาวประมาณ 5,000 ดวงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่านั้นมีการกระจายของระยะทาง "lognormal" อย่างคร่าว ๆ ฉันแสดงพล็อตด้านล่างซึ่งสร้างจากแคตาล็อก Parallax รุ่นล่าสุดของ Hipparcos รูปที่ 1 แสดงผลลัพธ์สำหรับดวงดาวทุกดวงด้วย$5.5<V<6.5$ (เช่นดาวตาเปล่าที่จาง ๆ มาก ๆ ) แคตตาล็อก Hipparcos เกือบจะเสร็จสมบูรณ์สำหรับดาวเหล่านี้แม้ว่าดาวบางดวงจะอยู่ไกลเกินกว่าที่ระยะทางจะไม่แน่นอนสูง แต่อย่างไรก็ตามภาพทั่วไปควรจะโอเค

ระยะทางเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 440 ปีแสง แต่หลักฐานของคำถามของคุณคือฉันคิดว่าคุณโต้แย้งว่ามันเพียงพอสำหรับการกระจายดาวฤกษ์ในกาแลคซีของเราที่ไม่เป็นทรงกลม คำตอบคือจริง ๆ แล้วมันเป็น แต่เพียง ดวงอาทิตย์อยู่ใกล้กับระนาบของดิสก์กาแล็กซี่ของเรามาก ระดับความสูงของดาวเหนือดิสก์นี้แตกต่างกันไปตามอายุและมวลของดาวฤกษ์ ประมาณความสูงระดับเอ็กซ์โปเนนเชียลคือ 300-500 ปีแสงสำหรับดาวส่วนใหญ่ใน Galaxy ของเรา

นี่เล็กพอที่ถ้าเราดูข้อมูลประชากรของดวงดาวในสองภูมิภาคละติจูดของกาแลกติกเราจะเห็นความแตกต่าง รูปที่ 2 ด้านล่างแสดงดาวที่มี$5.5<V<6.5$ที่ละติจูดกาแล็กซี่ต่ำ (ภายใน 15 องศาของระนาบเป็นสีเขียว) และมากกว่า 45 องศาจากระนาบ (เป็นสีน้ำเงิน) มีความแตกต่างที่ชัดเจนและมีนัยสำคัญ สามารถมองเห็นดาวได้มากขึ้นในระยะทางที่ไกลขึ้นสู่เครื่องบินหักล้างธรรมชาติที่ไม่เป็นทรงกลมของดาวในกาแลคซีของเรา

กล่าวอีกนัยหนึ่งโครงสร้างของกาแล็กซี่นั้นไม่เล็กเกินไปที่จะส่งผลกระทบต่อการกระจายตัวของดาวตาเปล่า

เมื่อเราดูทางช้างเผือกเราจะเห็นดาวที่ไม่ได้รับการแก้ไขหลายล้านดวงซึ่งโดยทั่วไปยังอยู่ไกลกว่า เอฟเฟกต์ลักษณะคล้ายดิสก์ของกาแล็กซี่นั้นชัดเจนมากขึ้นเมื่อระยะทางไกลขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ละติจูดสูงของกาแล็กซี่เพียงดวงเดียวก็หมดดาวและด้วยเหตุนี้จึงไม่มีท้องฟ้าส่องสว่างสม่ำเสมอ - นำไปสู่ความขัดแย้งของ Olber ตามที่ระบุไว้อย่างถูกต้องในคำตอบอื่น แต่ที่ละติจูดต่ำมีดาวที่เพียงพอซึ่งโดยทั่วไปแล้วในความละเอียดของสายตาของเรามีดาวหลายดวงที่มีผลรวมของแสงเพื่อกระตุ้นการมองเห็น ภาพนี้ถูกขัดจังหวะด้วยฝุ่น. ฝุ่นในกาแล็กซี่นั้นมีความเข้มข้นมากขึ้นต่อระนาบมากกว่าดาว ด้วยเหตุนี้เองที่กว่าสองสามพันปีแสงฝุ่นมีบทบาทสำคัญในการสร้างโครงสร้างทางช้างเผือกที่เราสามารถมองเห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพปิดกั้นแสงที่ละติจูดกาแล็กซี่ต่ำมาก

รูปที่ 1: การกระจายความน่าจะเป็นของระยะทางสำหรับตาเปล่าในแคตตาล็อก Hipparcos

รูปที่ 2: การกระจายความน่าจะเป็นของระยะทางสำหรับดาวด้วยตาเปล่าแบ่งออกเป็นระดับต่ำและภูมิภาครุ้ง Galactic สูง (เช่นต่อและอยู่ห่างจากระนาบกาแล็คซี่)

การแก้ไขที่สำคัญ:

หลังจากคำตอบเป็นที่ยอมรับฉันได้ทำการตรวจสอบสองครั้ง ฉันแบ่งตัวอย่าง Hipparcos เป็นสว่าง ($V<6$, 5,000 ดาว) และสว่างมาก ($V<3$, 173 ดาว) และดูการกระจายตัวของดาวต่อหน่วยพื้นที่บนท้องฟ้าในรูปของฟังก์ชันละติจูดกาแลกติก (รูปที่ 3) ผลลัพธ์ที่แสดงด้านล่างและชัดเจนยิ่งขึ้นทำให้จุด ปรากฎว่าเห็นความไม่สมดุลระหว่างในระนาบนอกแม้ในตัวอย่างที่สว่างกว่า เหตุผลก็คือว่าดาวสว่างมากไม่ได้ทั้งหมดที่มากใกล้กว่าดาวสว่าง อาจเป็นค่ามัธยฐานของ 200 ปีแสงเทียบกับ 350 ปีแสง ดังนั้นระดับความสูงของดิสก์กาแลกติกจะต้องมีขนาดเล็กพอที่ความแตกต่างจากสมมาตรทรงกลมปรากฏอยู่แล้วในระยะทางเหล่านี้

ภาพที่ 3: พล็อตปกติของจำนวนดาวต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เทียบกับละติจูดกาแลกติกสำหรับตัวอย่างของดาวที่สว่างและสว่างมาก หมายเหตุ: ความเข้มข้นต่อเครื่องบินทางช้างเผือก

แก้ไขเพิ่มเติม: คุณสามารถเห็นได้จากพล็อตข้างต้นว่ามีความเข้มข้นเล็กน้อยต่อละติจูดเชิงลบ ความหนาแน่นสูงสุดอยู่ที่ -5 ถึง -10 องศาในทั้งสองกรณี อาจเป็นเพราะดวงอาทิตย์อยู่เหนือระนาบกาแล็กซี่ในปัจจุบัน (แต่ฉันก็ยังสงสัยว่าฝุ่นมีบทบาทหรือไม่) ขณะนี้ดวงอาทิตย์มีอายุ 60 ปีแสงเหนือระนาบและมุ่งขึ้นไปด้านบน (ดูว่าโลก / ดวงอาทิตย์อยู่เหนือ / ใต้ระนาบกาแลคซีมากแค่ไหนและมันมุ่งหน้าไป / ออกจากมันหรือไม่ ) การรวมกันของผลลัพธ์ที่ฉันได้แสดงอาจเพียงพอที่จะสรุปได้ว่าดิสก์กาแลกติกมี "ลักษณะความหนา * ไม่เกินสองสามร้อยปีแสง แต่มากกว่า 60 ปีแสง!

ประการแรกกาแลคซีมีความหนาเพียง1,000 เท่าเท่านั้น เราอยู่ใกล้กับระนาบกาแลคซีพอสมควรบางทีอาจจะอยู่ที่ 65 องศาเหนือ 'ถ้าเราเรียกทิศทางที่เรากำลังเคลื่อนห่างจาก' ลง ' จากสมมติฐานของคุณที่ว่าวัตถุที่มองเห็นนั้นอยู่ภายในระยะ 1,000 เท่าเราสามารถสมมติว่าเราควรเห็นดาวในระนาบมากกว่าด้านบนและด้านล่างของเครื่องบินเนื่องจากมีดาวประมาณ 500 เท่าในกาแลคซีด้านบนและด้านล่าง

เราอาจจะ25klyจากศูนย์กาแล็คซี่ ดังนั้นจึงมีดาวออกมาประมาณ 25kly และ 75kly ของดาวเข้ามาด้านใน หากเราสามารถเห็นพวกเขาทั้งหมดด้วยตาเปล่าเราก็จะเห็นดวงดาวข้างหนึ่งมากกว่าอีกดวง ในขณะที่ดาวหลายดวงที่เราเห็นอยู่ภายในระยะ 1,000 เท่านั่นไม่ได้หมายความว่าดาวฤกษ์ในขอบเขตการมองเห็นนี้จะกระจายอย่างเท่าเทียมกัน ดาวจะอยู่ใกล้กันมากขึ้นซึ่งอยู่ใกล้ใจกลางซึ่งหมายความว่าเราจะมองไปทางด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่ง

ฉันไม่รู้ว่าคุณได้รับความคิดที่ว่าที่ไหนที่คุณขอการยืนยันว่าความหนาแน่นของดาวไม่สูงกว่าในระนาบกาแลคซีเพราะมันไม่เป็นความจริง ความหนาแน่นนั้นยิ่งใหญ่กว่าใจกลางกาแลคซี และมุมฉากสู่ระนาบกาแล็คซี่ความหนาแน่นจะลดลงเมื่อคุณเคลื่อนที่ห่างจากมัน

นอกจากนี้เรายังเห็นจุดแสงจากดาวดวงอื่นมากกว่า เราเห็นวัตถุอื่น ๆ ที่เป็นการรวมตัวของดวงดาว - กระจุกดาวและกาแลกซี่เช่น Andromeda, LMC และ SMC เราเห็นเนบิวลา, เมฆก๊าซและฝุ่น ในความเป็นจริงฝุ่นก็ยังบดบังสิ่งที่เราอาจเห็นในใจกลางกาแลคซี

ดังนั้นเมื่อคุณถามว่า 'เราเห็นอะไร' คำตอบคือ: หลายสิ่งหลายอย่าง เนื่องจากมี 'สิ่ง' มากกว่านั้นในระนาบกาแลคซีเราจึงเห็นว่าส่วนใหญ่ของสิ่งนั้นเป็นวงแหวนรอบตัวเรา เนื่องจากมีสิ่งนั้นเข้าหาศูนย์กลางกาแลคซีมากขึ้นเราจะเห็นว่าวงแหวนสว่างกว่าฟูลเลอร์ซับซ้อนกว่าและโดดเด่นในด้านหนึ่ง

นี้เรียกว่าเส้นขนาน Olbers' (ในความคิดของฉัน) คำอธิบายที่ดีกว่าสามารถพบได้ที่นี่

โปรดทราบว่าลิงก์เหล่านี้ตอบคำถามว่าทำไมจักรวาล (ไม่ใช่ทางช้างเผือกเพียงลำพัง) ไม่ทำให้ท้องฟ้ายามค่ำคืนของเราสว่างไสว ทีนี้ถ้าจักรวาล (รวมถึงทางช้างเผือก) ทำไม่ได้ทางช้างเผือกก็ไม่สามารถทำได้ด้วยตัวเอง ...

มีดาวไม่เพียงพอที่ให้แสงสว่างเพียงพอ ความสว่างจะลดลงเป็นสองเท่าโดยระยะทาง ซึ่งนับขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยระยะทางทางดาราศาสตร์ แม้แต่ดาวที่เป็นเพื่อนบ้านของเรา