Comment les scientifiques savent-ils qu'il y a environ 300 milliards d'étoiles dans une galaxie et qu'il y a environ 100 milliards de galaxies?

Penser à cela est ahurissant. Mais comment le scientifique obtient-il ces chiffres? Quelle technologie / système / théorie utilisent-ils?

La façon dont cela fonctionne est la suivante. Nous effectuons des études détaillées des étoiles dans le voisinage solaire. Cela établit la densité locale des étoiles et le mélange de masses qu'elles possèdent (appelé la fonction de masse stellaire). Nous comparons cela avec la fonction de masse des amas d'étoiles et notons qu'au premier ordre, il apparaît invariant.

Nous pouvons ensuite trianguler le problème de différentes manières: nous pouvons faire un modèle pour la densité stellaire de la Galaxie, supposer que tout a la même fonction de masse et donc obtenir un certain nombre d'étoiles. Le modèle peut être basé sur des conversions brutes de la lumière en masse, mais le plus souvent, il serait basé sur des levés profonds du ciel - soit des levés de faisceau au crayon étroit de HST, soit des levés plus larges comme SDSS, la clé est de pouvoir compter les étoiles mais aussi estimer leur distance. Ceci est très incertain et repose sur certaines hypothèses de symétrie pour couvrir les régions de notre galaxie que nous ne pouvons pas sonder.

Une autre méthode consiste à dénombrer les objets brillants qui pourraient agir comme des traceurs de la population stellaire sous-jacente (par exemple les géants rouges), à comparer cela avec le nombre de géants dans notre région bien étudiée, et de cette extrapolation à un nombre total d'étoiles, encore une fois en s'appuyant sur des arguments de symétrie pour ces morceaux de la galaxie qui sont éloignés ou obscurcis par la poussière.

Une troisième façon est de demander combien d'étoiles ont vécu et sont mortes afin d'enrichir le milieu interstellaire en éléments lourds (aussi appelés métaux). Par exemple, il s'avère qu'il devait y avoir environ un milliard de supernovae d'effondrement du cœur pour créer tout l'oxygène que nous voyons. Si nous supposons que la fonction de masse est invariante avec le temps et que les supernovae proviennent d'étoiles supérieures à 8 masses solaires, alors nous savons également combien d'étoiles de faible masse à longue durée de vie sont nées avec leurs frères et sœurs de haute masse et estimons donc combien d'étoiles existent aujourd'hui .

Le nombre, qu'il soit de 100 milliards ou de 300 milliards, n'est pas plus précis qu'un facteur de quelques-uns, mais probablement plus précis qu'un ordre de grandeur. Le problème principal est que les étoiles les plus courantes dans la Galaxie sont de faibles naines M, qui apportent très peu de lumière ou de masse à la Galaxie, nous comptons donc vraiment sur une extrapolation de notre connaissance locale de ces objets.

Le problème du nombre de galaxies est plus facile, bien que le nombre soit moins bien défini. Nous supposons qu'à grande échelle, l'univers est homogène et isotrope. Nous comptons le nombre de galaxies que nous pouvons voir dans une zone particulière, multiplions-le pour couvrir tout le ciel. Le nombre doit ensuite être corrigé pour les galaxies lointaines faibles qui ne peuvent pas être vues. La difficulté ici est que nous regardons dans le passé et que le nombre de galaxies peut ne pas être conservé, que ce soit par évolution ou par fusion. Nous devons donc essayer de trouver une déclaration comme "il y a n galaxies dans l'univers observable aujourd'hui qui sont plus lumineuses que L". Je pense que ce chiffre n'est certainement qu'un ordre de grandeur.

C'est une question de statistiques.

Les scientifiques occupent une petite quantité d'espace (disons 1 seconde d'arc ). Ils le regardent attentivement avec des télescopes puissants et comptent toutes les étoiles et galaxies qu'ils voient. Ensuite, ils extrapolent ce nombre à l'espace visible total.

Bien sûr, ils peuvent calculer plusieurs spots de l'espace et faire un compte moyen.

Puisque le nombre est extrapolé, c'est pourquoi cela n'a pas vraiment d'importance s'il s'agit de 100 milliards ou 300 milliards d'étoiles. L'objectif est d'avoir un ordre de grandeur comme l'a souligné Moriarty.