Câte galaxii sunt în Universul observabil? Numărul este, desigur, astronomic
Când privești cerul nopții, prin vălul de stele și planul Căii Lactee, nu poți să nu te simți mic în fața marelui abis al Universului care se află dincolo. Chiar dacă aproape toate sunt invizibile pentru ochii noștri, Universul nostru observabil, care se întinde pe zeci de miliarde de ani-lumină în toate direcțiile, conține în interiorul său un număr fantastic de mare de galaxii.
Numărul exact de galaxii existente a fost un mister, estimările crescând de la mii la milioane și miliarde, pe măsură ce tehnologia telescoapelor se îmbunătățea. Dacă am face cea mai simplă estimare folosind cea mai bună tehnologie de astăzi, am spune că există 170 de miliarde de galaxii în Universul nostru. Dar se știe mai mult decât atât, iar estimarea modernă este chiar mai mare: două trilioane de galaxii.
Iată cum s-a aflat acest lucru.
NASA’s James Webb Space Telescope
Într-o lume ideală, le-am număra pur și simplu pe toate. Ne-am îndrepta telescoapele spre cer, am acoperi totul, am colecta fiecare foton emis în direcția noastră și am detecta fiecare obiect care se află acolo, indiferent de cât de slabă ar fi lumina sa. Cu o tehnologie arbitrar de bună și o cantitate infinită de resurse, am măsura pur și simplu totul în Univers, iar acest lucru ne-ar dezvălui câte galaxii sunt acolo.
Thirdman
Dar, în practică, acest lucru nu va funcționa. Dimensiunile telescoapelor noastre sunt limitate, ceea ce limitează numărul de fotoni pe care îi pot colecta și rezoluțiile pe care le pot obține. Există un compromis între slăbiciunea unui obiect pe care îl puteți vedea și cât de mult cer puteți cuprinde dintr-o dată. O parte din Univers este ascunsă de materia care intervine. Cu cât un obiect este mai îndepărtat, cu atât apare mai slab; la un moment dat, o sursă este suficient de îndepărtată pentru ca nici măcar observarea timp de un secol să nu dezvăluie o astfel de galaxie.
Așadar, ceea ce putem face, în schimb, este să privim o porțiune clară a Universului, stele sau galaxii, cât mai profund posibil. Cu cât vă uitați mai mult la un singur petic de cer, cu atât veți colecta mai multă lumină și veți descoperi mai multe despre el, conform bigthink.com.
La mijlocul anilor 1990, cu ajutorul telescopului spațial Hubble, s-a făcut acest lucru, arătând spre o porțiune de cer despre care se știa că nu are practic nimic în ea. A fost una dintre cele mai riscante strategii din toate timpurile. Dacă ar fi eșuat, ar fi fost o pierdere de peste o săptămână de timp de observație pe Telescopul Spațial Hubble, cel mai căutat observator de colectare a datelor, recent corectat. Dar dacă reușea, promitea să dezvăluie lucruri noi despre Univers.
Au fost colectate date pentru sute de orbite, pe o multitudine de lungimi de undă diferite, în speranța de a descoperi galaxii care erau mai slabe, mai îndepărtate și mai greu de văzut decât cele detectate până atunci. Când prima imagine a fost în sfârșit procesată și publicată, omenirea a avut parte de o priveliște fără precedent.
Robert Williams (NASA, ESA, STScI)
În toate direcțiile erau galaxii. Nu doar câteva, ci mii și mii de galaxii. Universul nu era gol și nu era întunecat; era plin de surse care emiteau lumină. În măsura în care eram capabili să vedem cu tehnologia de atunci, stelele și galaxiile erau grupate și grupate peste tot.
Dar existau și alte limite. Cele mai îndepărtate galaxii sunt prinse în expansiunea Universului, provocând deplasarea spre roșu a galaxiilor îndepărtate dincolo de punctul în care telescoapele noastre optice și în infraroșu apropiat (precum Hubble) le puteau detecta. Dimensiunile finite și timpii de observație au însemnat că doar galaxiile care depășeau un anumit prag de luminozitate puteau fi văzute. Iar galaxiile foarte mici, cu masă mică, precum Segue 3, ar fi mult prea slabe și prea mici pentru a fi detectate.
Așadar, s-au putut depăși limitele tehnologice de la acea imagine, de la mijlocul anilor 1990, dar chiar și așa, nu au putut să fie înregistrate toate galaxiile. Cea mai bună încercare pe care omenirea a făcut-o vreodată a fost Hubble eXtreme Deep Field (XDF), care a reprezentat o imagine compusă din date ultraviolete, optice și infraroșii. Observând doar un mic petic de cer, atât de mic încât ar fi nevoie de 32 de milioane pentru a acoperi toate direcțiile posibile în care am putea privi, au fost acumulate un total de 23 de zile de date.
Citește și: De ce găurile negre, „marii prădători ai Universului”, au această denumire?
Adunarea tuturor elementelor într-o singură imagine a dezvăluit ceva nemaivăzut până atunci: un total de aproximativ 5.500 de galaxii. Aceasta reprezintă cea mai mare densitate de galaxii observată vreodată prin intermediul unui fascicul îngust, în spațiu.
Ați putea crede, prin urmare, că se poate estima numărul de galaxii din Univers luând numărul observat în acea imagine și înmulțindu-l cu numărul de astfel de imagini care ar fi necesare pentru a acoperi întregul cer.
De fapt, puteți obține un număr spectaculos făcând acest lucru: 5500 înmulțit cu 32 de milioane ajunge la un număr incredibil de 176 de miliarde de galaxii.
Dar aceasta nu este o estimare; este o limită inferioară. Nicăieri în această estimare nu apar galaxiile prea slabe, prea mici sau prea apropiate de alte galaxii. Nicăieri nu apar galaxiile întunecate de gazul neutru și de praf, nici galaxiile situate dincolo de capacitățile de deplasare spre roșu ale telescopului Hubble. Totuși, la fel cum aceste galaxii există în apropiere, ele ar trebui să existe și în Universul tânăr și îndepărtat.
Marele ingredient de care este nevoie pentru a se ajunge la o estimare reală este, așadar, modul precis în care se formează structura în Univers. Dacă se poate rula o simulare care începe cu
-
-
-
- ingredientele care alcătuiesc Universul
- condițiile inițiale corecte care reflectă realitatea noastră
- și legile corecte ale fizicii care descriu natura
se poate simula cum evoluează un astfel de Univers, când se formează stelele, când gravitația atrage materia în colecții suficient de mari pentru a crea galaxii, scopul fiind de a a compara ceea ce prezic simulările cu Universul, atât cel apropiat, cât și cel îndepărtat, pe care îl observăm în realitate.
-
-
Poate surprinzător, în Universul timpuriu existau mai multe galaxii decât în prezent. Dar, deloc surprinzător, acestea sunt mai mici, mai puțin masive și sunt destinate să fuzioneze între ele în vechile spirale și eliptice care domină Universul în care trăim în prezent. Simulările care se potrivesc cel mai bine cu realitatea conțin materie întunecată, energie întunecată și fluctuații mici, care se vor transforma, în timp, în stele, galaxii și roiuri de galaxii.
În mod remarcabil, atunci când sunt analizate simulările care se potrivesc cel mai bine cu datele observate, se pot extrage, pe baza celor mai avansate cunoștințe din prezent, ce grupuri de structură ar trebui să echivaleze cu o galaxie din Universul nostru.
Când se face exact acest lucru, se obține un număr care nu este o limită inferioară, ci mai degrabă o estimare a numărului real de galaxii conținute în Universul nostru observabil. Răspunsul este remarcabil?
Așadar, în Universul nostru observabil ar trebui să existe două trilioane de galaxii.
Cu toate acestea, acest număr este atât de remarcabil de diferit de estimarea limită inferioară obținută din imaginea Hubble eXtreme Deep Field. Două trilioane față de 176 de miliarde înseamnă că mai mult de 90% dintre galaxiile din Universul nostru sunt dincolo de capacitățile de detectare chiar și ale celui mai performant telescop al omenirii.
De-a lungul timpului, galaxiile au fuzionat și au crescut, dar galaxiile mici și slabe au rămas și astăzi. Cele mai slabe, mai mici și mai îndepărtate galaxii continuă să rămână nedescoperite, dar oamenii de știință știu că ele trebuie să fie acolo. Pentru prima dată, omenirea poate estima științific câte galaxii există în Univers.
Luis Felipe Alburquerque Briganti
Următorul pas în marele puzzle cosmic este să găsim și să caracterizăm cât mai multe dintre ele și să înțelegem cum a crescut Universul. Sub conducerea Telescopului Spațial James Webb și a următoarei generații de observatoare terestre, inclusiv Observatorul Vera Rubin, Telescopul Gigant Magellan și Telescopul European Extrem de Mare, oamenii de știință sunt pe punctul de a dezvălui Universul așa cum nu l-am mai văzutpână acum.