Gibt es in der Milchstraße nicht mehr mit bloßem Auge sichtbare Sterne?

Die meisten Sterne, die mit bloßem Auge sichtbar sind, befinden sich innerhalb von 1.000 Lichtjahren. Die Sonne befindet sich im Orion-Arm mit einem Durchmesser von etwa 3.500 Lichtjahren. Daher befinden sich alle Sterne (mit sehr wenigen Ausnahmen), die wir ohne Hilfe sehen können, im Orion-Arm und sollten gleichmäßig in alle Richtungen verteilt sein. Die Struktur der Galaxie ist zu groß, um die Verteilung der sichtbaren Sterne zu beeinflussen.

Trotzdem sehen wir die Milchstraße. Was sehen wir? Das schwache Licht der Sterne, das wir nicht einzeln erkennen können? Oder von Gaswolken reflektiertes Sternenlicht? Und ist die Dichte der Sterne für das bloße Auge in der Ebene der Milchstraße wirklich nicht höher? (Da ich in einer leicht verschmutzten Stadt lebe, kann ich es nicht einfach selbst überprüfen.)

Sie können viel über die galaktische Struktur erzählen, indem Sie nur hinschauen. Die ~ 5000 Sterne, die mit bloßem Auge gesehen werden können, haben eine ungefähr "logarithmische" Entfernungsverteilung. Ich zeige Diagramme, die aus der neuesten Version des Hipparcos-Parallaxenkatalogs erstellt wurden. Fig. 1 zeigt Ergebnisse für alle Sterne mit (dh sehr schwache Sterne mit bloßem Auge). Der Hipparcos-Katalog ist für diese Sterne fast vollständig, obwohl einige Sterne so weit entfernt sind, dass die Entfernung höchst ungewiss ist - dennoch sollte das allgemeine Bild in Ordnung sein.$5.5<V<6.5$

Die mittlere Entfernung beträgt ca. 440 Lichtjahre. Aber die Prämisse Ihrer Frage ist, denke ich, dass Sie bestreiten, dass dies weit genug ist, um die nicht sphärische Verteilung der Sterne in unserer Galaxie sichtbar zu machen. Die Antwort ist eigentlich, dass es ist, aber nur gerade. Die Sonne ist sehr nahe an der Ebene der Scheibe unserer Galaxie. Die Skalenhöhe der Sterne über dieser Scheibe variiert je nach Alter und Masse der Sterne. Sehr ungefähr beträgt die exponentielle Skalenhöhe für die meisten Sterne in unserer Galaxie 300-500 Lichtjahre.

Dies ist nur klein genug , dass , wenn wir die demografische Entwicklung des Sternes in zwei galaktischen Breiten sehen wir noch einen Unterschied sehen. Abb. 2 zeigt Sterne mit in niedrigen galaktischen Breiten (innerhalb von 15 Grad von der Ebene in Grün) und mehr als 45 Grad von der Ebene (in Blau). Es gibt einen klaren und signifikanten Unterschied. In größerer Entfernung zum Flugzeug sind mehr Sterne zu sehen, was die nicht sphärisch symmetrische Natur der Sterne in unserer Galaxie verrät.$5.5<V<6.5$

Mit anderen Worten, die Struktur der Galaxie ist nicht zu klein, um die Verteilung der Sterne mit bloßem Auge zu beeinflussen.

Wenn wir uns die Milchstraße ansehen, sehen wir Millionen ungelöster Sterne, die im Allgemeinen noch weiter entfernt sind. Die Auswirkungen der scheibenartigen Natur der Galaxie werden deutlicher, wenn man größere Entfernungen zurücklegt. Insbesondere in hohen galaktischen Breiten gehen einem einfach die Sterne aus und daher gibt es keinen gleichmäßig beleuchteten Himmel - was zu Olbers Paradoxon führt, wie in einer anderen Antwort richtig angegeben. In niedrigen Breiten gibt es jedoch genügend Sterne, so dass es im Allgemeinen innerhalb der Auflösung unserer Augen viele Sterne gibt, deren Lichtsummen einen visuellen Reiz liefern. Dieses Bild wird durch Staub unterbrochen. Der Staub in der Galaxie konzentriert sich noch stärker auf das Flugzeug als die Sterne. Aus diesem Grund spielt Staub über einige tausend Lichtjahre hinaus eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Milchstraßenstrukturen, die wir sehen können, und blockiert effektiv das Licht in sehr niedrigen galaktischen Breiten.

Abb. 1: Wahrscheinlichkeitsverteilung der Entfernung für Sterne mit bloßem Auge im Hipparcos-Katalog

Abb. 2: Wahrscheinlichkeitsverteilung der Entfernung für Sterne mit bloßem Auge, unterteilt in Regionen mit niedrigem und hohem galaktischem Breitengrad (dh in Richtung der galaktischen Ebene und von dieser weg) .

WICHTIGE BEARBEITUNG:

Nachdem die Antwort angenommen wurde, habe ich ein bisschen nachgeprüft. Ich teilte die Hipparcos-Probe in helle ( , 5000 Sterne) und sehr helle ( , 173 Sterne) auf und untersuchte die Verteilung der Sterne pro Flächeneinheit am Himmel als Funktion des galaktischen Breitengrads (Abb. 3). . Die Ergebnisse sind unten gezeigt und machen den Punkt deutlicher. Es stellt sich heraus, dass die Asymmetrie zwischen in einer außerhalb der Ebene deutlich zu sehen ist, selbst in der helleren Probe. Der Grund ist, dass die sehr hellen Sterne nicht viel näher sind als die hellen Sterne. Vielleicht ein Median von 200 Lichtjahren gegenüber 350 Lichtjahren. Daher muss die Skalenhöhe der galaktischen Scheibe so klein sein, dass der Unterschied zur sphärischen Symmetrie bereits bei solchen Abständen auftritt.$V<6$$V<3$

Abb. 3: Normalisierte Darstellung der Anzahl der Sterne pro Flächeneinheit gegen den galaktischen Breitengrad für eine Stichprobe heller und sehr heller Sterne. Beachten Sie die Konzentration in Richtung der galaktischen Ebene .

WEITERE BEARBEITUNG: Sie können sogar aus der obigen Darstellung ersehen, dass es auch eine leichte Konzentration auf negative Breiten gibt; Die Spitzendichte liegt in beiden Fällen bei -5 bis -10 Grad. Dies ist wahrscheinlich, weil sich die Sonne derzeit über der galaktischen Ebene befindet (obwohl ich mich auch frage, ob Staub eine Rolle spielt). Die Sonne befindet sich derzeit 60 Lichtjahre über der Ebene und bewegt sich nach oben (siehe Wie weit ist die Erde / Sonne über / unter der galaktischen Ebene und bewegt sie sich auf sie zu / von ihr weg? ). Die Kombination der Ergebnisse, die ich gezeigt habe, kann ausreichen, um zu dem Schluss zu kommen, dass die galaktische Scheibe eine "charakteristische Dicke * von nicht mehr als einigen hundert Lichtjahren, sondern mehr als 60 Lichtjahren aufweist!

Erstens ist die Galaxie nur etwa 1000 dick . Wir sind ziemlich nah an der galaktischen Ebene, vielleicht ungefähr 65 Ly 'darüber', wenn wir die Richtung nennen, in die wir uns von 'unten' wegbewegen. Unter der Annahme, dass sichtbare Objekte alle innerhalb von etwa 1000 liegen, können wir davon ausgehen, dass wir mehr Sterne in der Ebene als über und unter der Ebene sehen sollten, da es in der Galaxie über und unter nur etwa 500 Sterne gibt.

Wir sind vielleicht 25 km vom galaktischen Zentrum entfernt. Daher gibt es ungefähr 25.000 Sterne nach außen und 75.000 Sterne nach innen. Wenn wir sie alle mit bloßem Auge sehen könnten, würden wir mehr Sterne auf der einen Seite als auf der anderen sehen. Während viele der Sterne, die wir sehen, innerhalb von 1000 liegen, bedeutet dies nicht, dass die Sterne in dieser Sichtbarkeitsregion gleichmäßig verteilt sind. Sterne sind näher am Zentrum dichter zusammengepackt , was bedeutet, dass wir mehr auf die eine Seite als auf die andere sehen.

Ich weiß nicht, woher Sie die Idee haben, dass Sie eine Bestätigung dafür suchen, dass die Dichte der Sterne in der galaktischen Ebene nicht höher ist, weil sie nicht wahr ist. Die Dichte ist zum Zentrum der Galaxie hin größer; und orthogonal zur galaktischen Ebene nimmt die Dichte ab, wenn Sie sich von ihr entfernen.

Außerdem sehen wir weit mehr als nur Lichtpunkte von anderen Sternen. Wir sehen andere Objekte, die Aggregationen von Sternen sind - Cluster und Galaxien wie Andromeda, die LMC und die SMC. Wir sehen Nebel, Gas- und Staubwolken. Tatsächlich verdeckt Staub sogar das, was wir sonst in Richtung des galaktischen Zentrums sehen könnten.

Wenn Sie also fragen: Was sehen wir? Die Antwort lautet: viele Dinge. Weil es mehr von diesem 'Zeug' in der Ebene der Galaxie gibt, sehen wir den größten Teil dieses Zeuges als einen Ring um uns herum. Da es in Richtung des Zentrums der Galaxie mehr davon gibt, sehen wir, dass der Ring auf einer Seite heller, voller, komplexer und dominanter ist.

Dies ist als Olbers-Paradoxon bekannt . Eine (meiner Meinung nach) bessere Erklärung finden Sie hier .

Beachten Sie, dass diese Links die Frage beantworten, warum das Universum (nicht nur die Milchstraße) unseren Nachthimmel nicht erleuchtet. Wenn das Universum (einschließlich der Milchstraße) es nicht kann, kann die Milchstraße es nicht alleine tun ...

Es gibt einfach nicht genug Sterne, die genug Licht geben. Die Helligkeit wird quadratisch durch die Entfernung reduziert. Bei astronomischen Entfernungen zählt das sehr schnell. Auch für Sterne, die unsere Nachbarn sind.