Spørgsmål:
Kan man opdage forskellen mellem en stjerne og en galakse, der er punktkilder?
MaxW
2016-09-15 12:47:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En stjerne ville naturligvis være en punktkilde. En galakse skal være en uregelmæssig klat, hvis den er tæt, men hvis den er langt væk, ser det ud til, at en galakse også ville være en punktkilde.

I betragtning af at stjernen og galaksen begge kun kunne detekteres som punktkilder, kan astronomer skelne dem fra hinanden med rød forskydning? Efter en anden metode?

Et opfølgningsspørgsmål ...

Hvilken procentdel af galakser, hvis vores univers kun kan registrere som punktkilder?

The percentage of galaxies we see as point sources depends on the instrument, so which one are you thinking of?
Tre svar:
cphyc
2016-09-15 14:48:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

For at skelne galakser fra stjerner kan du bruge spektret. Groft har stjerner et sortlegeme-lignende spektrum med funktioner afhængig af absorption og emission på synslinjen og i stjernens kromosfære.

Galakser på den anden side af et spektrum, der er kompositten tonsvis af stjerner. Spektret vil for eksempel være meget bredere (fra mindre til større bølgelængder) på grund af mangfoldigheden i stjernespektrene.

Se på http: //www.atnf.csiro. au / opsøgende / uddannelse / senior / astrofysik / spectra_astro_types.html hvis du vil have et hurtigt overblik over forskellene.

Jeg har ikke et præcist antal om antallet af galakser, vi ser som punktkilde, men svaret varierer meget fra et instrument til et andet. Hvis du forsøger at observere en galakse ved hjælp af radioteleskoper i interferometri, kan du løse meget bedre skalaer end et jordbaseret lille synligt teleskop osv ...

Has it been possible to actually reach that high resolution to detect different bands from the highly redshifted spectrum?
Also, the stars in a galaxy have more motion than the surface of a star, the lines will be more blurred out by doppler shifting.
Du kan også stikke rundt i billeder produceret af Sloan Digital Sky Survey (SDSS), der har en opløsning på ca. 1 buesek og sammenligne dem med billeder fra WISE Atlas, der har en opløsning på ca. 10 buesek (6 buesek, oprindelige, involveret i PSF for at forbedre følsomheden ved detektering af punktlignende objekter). Sammenlign galaksen ved (179.710668548, -0.438511083) - pæn og løst i [SDSS] (http://skyserver.sdss.org/dr13/en/tools/chart/navi.aspx), funktionel prik i [AllWISE] (http : //irsa.ipac.caltech.edu/applications/wise).
@Lelouch fordi hele spektret er ensartet rødforskydning, kan du faktisk løse bånd osv ... på Jorden selv for langt væk galakser. At have båndene i det * udsendte * synlige spektrum i galaksen bliver imidlertid stadig vanskeligere.
pela
2016-09-15 17:39:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink
Selv "runde" galakser ser anderledes ud end stjerner

cphyc's besvarer spørgsmålet fremragende: Spektroskopi er svaret, selvom galakser - som forklaret nedenfor - er ikke punktkilder, morfologien mellem stjerner og galakser er også forskellig: selv elliptiske galakser observeret langs en af ​​deres akser ser anderledes ud end stjerner. Selvom begge er runde, er den måde, hvorpå deres lys falder af radialt, forskellig; stjernernes lys falder omtrent som en normal fordeling fra midten og ud (med en ekstra profil foldet, som afhænger af instrumentet), mens overfladens lysstyrkeprofil af galakser falder på en noget mere kompliceret måde ( f.eks. en Sérsic-profil).

Kan galakser være punktkilder?

Wrt. den brøkdel af galakser, der er punktkilde, er svaret næsten ingen. Galakser kan næsten altid løses, selvom, som cphyc også korrekt siger, ikke med noget instrument. Radio- og gammastråleteleskoper har meget dårlig opløsning, og ved disse bølgelængder kan kilderne normalt ikke løses, medmindre de er relativt i nærheden. Men ved optiske bølgelængder såvel som UV og IR kan teleskoper som Hubble-rumteleskopet og endda gode jordbaserede teleskoper løse ~ alle galakser, medmindre de er så små, at de alligevel er for svage til at blive set.

Vinkeldiameter i et ekspanderende univers

Årsagen er et ret besynderligt træk ved det ekspanderende univers: En galakse vil se mindre og mindre ud, jo længere væk den er (som forventet fra hverdagen), men kun ud til en vis afstand, hvorefter de ser større ud og større. Hvorfor er det sådan? Fordi lys bevæger sig med en begrænset hastighed, observerer vi galakser, som de var tidligere - jo mere fjernt, jo længere tid siden. Og da "i lang tid siden" i et ekspanderende univers også betyder nærmere, er den vinkel, som en galakse spænder over himlen, den vinkel, den spændte, da den udsendte lyset, ikke den vinkel, den spænder over i dag . Det vil sige, meget fjerne galakser udsendte det lys, vi ser i dag, da de var så tætte, at de spændte over en stor vinkel.

Det nøjagtige forhold mellem afstanden og den faste vinkel i en galakse afhænger af kosmologien (dvs. værdier af densitetsparametre, Hubble-konstant osv.). Til de nyeste Planck-målinger (2015) spænder en galakse, der er 1 kpc (~ 3000 lysår) på tværs - hvilket vil blive betragtet som en lille galakse - en vinkel givet ved denne figur:

arcsec_kpc

Du vil se, at galakser ser mindre og mindre ud, jo længere der er væk, indtil de i en afstand af ca. 15 milliarder lysår, hvorefter de ser større ud igen. Den observerede galakse, GN-z11, er så langt væk, at dens lys blev udsendt mindre end en halv milliard år efter Big Bang. Med en radius på $ 0,6 \ pm0.3 \, \ mathrm {kpc} $ ( Oesch et al. 2016) spænder den stadig over 0,15 buesek , som kan løses af HST.

Faldende overfladens lysstyrke

Desværre gør denne effekt også fjerne galakser sværere at opdage. En galakse udsender kun så meget lys, så fordelingen af ​​sit lys over f.eks. Den dobbelte vinkeldiameter gør det fire gange mindre lyst.

Problemet med at observere meget fjerne galakser er således ikke, at de er små, men at de er dæmpede .

@pela Vil det være fornuftigt at tænke på dette som følger: når nye galakser bliver synlige i vores kosmologiske horisonter, spænder de over en større vinkeldiameter og ser således større ud, selvom de er meget svage?
@DhruvSaxena: I princippet ja, men hvis du kunne se helt til horisonten, ville du se tilbage i tiden hele vejen til Big Bang ($ z \ rightarrow \ infty $), hvor der endnu ikke var dannet nogen galakser. Vi kan ikke rigtig se længere end CMB ($ z \ simeq1100 $), men selv da var der ingen galakser. Vi er allerede i stand til at se nogle af de allerførste galakser, som dannedes nogle få 100 millioner år efter BB ($ z \ sim10 $). I princippet skal de se store og svage ud, men effekten modvirkes noget af det faktum, at galakser på det tidspunkt simpelthen ikke var blevet så store, som de er i dag.
zephyr
2016-09-15 20:47:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Der er allerede givet gode svar, men jeg ville give en anden måde at se på det. Se på billedet nedenfor, som er Hubble Extreme Deep Field (XDF) $ - $ for dem, der ikke ved, dette er en lille plet af himlen, som Hubble har stirret på efter i alt 23 dage over 10 år $ - $, og du vil bemærke noget interessant. Det er klart at se, at mange af de større objekter er galakser, men du vil se et stort antal mindre lyspunkter (næsten 5.500 af dem), som er galakser så langt væk, at Hubble næppe kan løse deres omfang og størrelse. Se nu på det lyse objekt i den nederste højre kvadrant. Du skal se, at den har blå og røde pigge omkring sig, kaldet diffraktionspikes. Dette objekt er helt klart en stjerne, og du kan primært fortælle det på grund af diffraktionsspidserne. Du kan ikke se disse diffraktionsspidser på galakserne, heller ikke de galakser, der er små pinpoints. Dette er en relativt nem måde at visuelt skelne mellem en stjerne og en galakse, når du ser på det gennem et teleskop, hvor sådanne diffraktionspikes forventes at forekomme.

Hubble Extreme Deep Field

Dette betyder, at stjerner og galakser visuelt ser anderledes ud, selvom de begge er små pletter på billedet. Der vil også være forskelle i den måde, de ser ud på mindre mærkbare måder. Dette koncept er udnyttet af et program, der er meget udbredt af astronomer, SExtractor, designet til at få et billede af himlen og være i stand til at skelne mellem stjerner og galakser. Det bruger disse små forskelle mellem måderne, hvorpå galakser og stjerner vises i billeder, for at finde ud af, hvilken der er hvilken. Hvis du ønsker mere detaljerede oplysninger om, hvordan dette program skelner mellem stjerner og galakser, skal du kigge på deres offentliggjorte papir.

Fantastisk yderligere information. Tak skal du have.
Why don't galaxies have diffraction spikes?
AilitudqvrCMT It is not so much that galaxies don't produce diffraction spikes, it's more than you can't see diffraction spikes on galaxies. Galaxies are extended objects, whereas stars are point sources. For a galaxy, every point produces a (dim) diffraction spike, but for the entire image, those spikes smear together so you'll never see nice diffraction spikes for a galaxy like you would for a "point-like" star. Secondly, galaxies are often dimmer than stars. Any resulting diffraction spikes are going to be exceedingly hard to see.
Hvis den stjerne med diffraktionsspidser var langt nok væk, ville du stadig se diffraktionspikes, eller ville den være så lille, at den ville se ud som den formodede galakspunkter gør? Det var det, jeg forestillede mig, da jeg læste spørgsmålet. Det er klart, at diffraktionsspidserne gør det let at se forskellen, men er der et punkt, hvor lyskilden er så lille, at du ikke kan se forskellen? Eller er SExtractor så nøjagtig, at den kan se fra de mindste lyskilder?
AilimynqcrCMT A single star that far away essentially wouldn't be seen. But even then, it would have a single set of spikes where a galaxy will have billions of overlapping sets. In 2015, [Hubble photos resolved individual stars](http://www.nasa.gov/content/hubble-s-high-definition-panoramic-view-of-the-andromeda-galaxy) in Andromeda. I don't think individual stars have otherwise ever been imaged outside the Milky Way (and maybe in a couple closer dwarf galaxies).
Det er også værd at bemærke, at diffraktionsspidser skyldes, at dit instrument ser objektet som et punkt / som en underopløst udvidet kilde. For eksempel, du stirrer på himlen med dine blotte øjne, stjerner 'skinner' (du ser afhandlinger pigger), men planeter som Mars og Jupiter gør det ikke. Dette skyldes, at vores øje ser dem som en underopløst udvidet kilde, hvorimod stjerner kun er punkter (for dit øje).
@user2338816 Jeg troede, at det at se individuelle stjerner i Andramada “nebula” var det endelige bevis for, at det var et “øunivers”, og måling af individuelle cephid-variabler fandt afstanden og skalaen til andre galakser.
AilirrhxjvCMTługosz Detecting the light variation of a Cepheid in a cloudy haze of light from many stars doesn't require actual resolution of a single star. He saw a sharp increase in brightness in what he thought was a nebula and assumed he'd witnessed a nova. After comparing against earlier photos by others, he recognized the variability as a Cepheid. There was math that could calculate the distance of a Cepheid, and the result put it at least a million light-years outside our galaxy. That's when he realized it wasn't a nebula, not because if individual stars. Still looked like a haze.
AilipvodxvCMT I think your comment is misleading. You see diffraction spikes for stars because the light is diffracting off the struts holding the secondary mirror in place. You don't see it for galaxies and planets for the reason I outlined above. It's not that they don't exist, they just blend together and so clear diffraction spikes can't be made out. Also, I don't know about you, but I don't see diffraction spikes on stars I see with my naked eye. Not unless I squint (in which case the diffraction is due to your eyelashes). There needs to be something for the light to defract off of.
@Zack Du ser ud til at misforstå, hvordan det fungerer. Stjerner har diffraktionsspidser netop fordi de er så langt væk. Deres fysiske størrelse til afstandsforhold er så utroligt lille (sammenlignet med f.eks. Galakser), at de effektivt er punktkilder. Fordi de er et enkelt lyspunkt, har de stærke diffraktionspikes skabt af det enkelte punkt. Spidsernes lysstyrke dæmpes med afstanden, men piggene er så veldefinerede, fordi stjernerne er så punktlignende på grund af deres afstand.


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...