Số Boöte Void, 2016

Là một người đọc khoa học nói chung (vì Wikipedia!), Thông tin mới nhất tôi có là 60 thiên hà "đã được tìm thấy và đếm" bên trong khoảng trống Boötes , năm 1997 này.

(1) Số lượng thiên hà mới nhất "được biết" bên trong khoảng trống Boöte là gì?

Khoảng trống Boötes là một quả bóng 250 triệu năm ánh sáng. (Nói, 0,002 chiều rộng của vũ trụ hữu hình?) Có vẻ như - không thể tin được - nó chỉ có 60 thiên hà.

Giá trị "60" (hoặc một số số mới từ năm 1997), có thể tôi đang hiểu nhầm về nó, hoặc nó bị báo cáo sai, hoặc có một ý nghĩa khác? Các thiên hà được tính trong hàng ngàn hoặc hàng chục ngàn, có vẻ khó tin vào một không gian vũ trụ, con số "60" sẽ xuất hiện.

Vậy, (2) suy nghĩ về việc có bao nhiêu thiên hà có khả năng có trong Boötes Void? Một thứ tự cường độ. Đó là "khoảng 100," hay "khoảng một nghìn tỷ", hay là gì?

Bạn (3) thường trích dẫn mật độ thiên hà trong cái gì? Thiên hà trên Gpc ³ , hay?

Thật vậy, tôi đang cố gắng để có được (4) cảm giác so sánh về mật độ thiên hà trong khoảng trống Boöte so với các nơi khác . Mật độ thiên hà trong khoảng trống Boöte, so với vũ trụ nói chung, hoặc nếu nó có ý nghĩa hơn so với các siêu sao, tường, hoặc?

Có phải là "một phần mười như dày đặc"? Một phần trăm? Một nửa? Làm thế nào khoảng trống là kẻ hút?

Thêm nữa...

BruceS dưới đây đã chỉ ra một cách hữu ích rằng, thực sự, các thiên hà "60" dù sao cũng chỉ trong một ống nhỏ mà dường như cắt xuyên qua Boötes Void.

Điều này có nghĩa là, thật không ngờ, cơ thể chính thực sự của Boötes Void - đặt ống đó sang một bên - hoàn toàn trống rỗng, không có thiên hà nào cả ??

Điều đó dường như hoàn toàn không thể tin được. Tôi cảm thấy chúng ta thực sự cần một nhà thiên văn học đếm thiên hà để làm rõ bản chất của Boötes Void.

galaxy cosmology

— Fattie
nguồn

Một tìm kiếm của ADS trên các bài báo thiên văn được giới thiệu bao gồm các từ "Boötes Void" trong tiêu đề chỉ trả về hai bài báo trong thiên niên kỷ này, vào năm 2001 và 2002, và thậm chí chúng không báo cáo bất kỳ dữ liệu mới nào, nhưng sử dụng dữ liệu từ đầu những năm 1990. Tôi không thể tìm thấy bất kỳ tài liệu tham khảo mới nào về mật độ số thiên hà trong Boötes Void nói riêng, nhưng một giá trị điển hình là khoảng một phần mười mật độ số trung bình trong Vũ trụ.

Cách tiếp cận lý thuyết

Trước đây tôi đã trả lời câu hỏi tương tự về số lượng thiên hà trong mật độ quá mức . Câu trả lời này dựa trên sự phù hợp anlytical với các mô phỏng (được hiệu chỉnh theo quan sát) của sự hình thành quầng thiên hà, đưa ra cái gọi là hàm khối lượng quầng , tức là số lượng halos của thiên hà trên mỗi khối hào quang. Tổng số của các thiên hà trong tập có thể được biểu thị bằng trong đó là trung bình mật độ số thiên hà trong Vũ trụ và là mật độ tương đối trong khối lượng. Như tôi đã viết trong câu trả lời khác, $N_\mathrm{gal}$ $V$

N_{g a l} = n_{g a l} \times V \times δ,

$N_\mathrm{gal} = n_\mathrm{gal} \times V \times \delta,$

n_{g a l}

$n_\mathrm{gal}$

δ

$\delta$

n_{g a l}

$n_\mathrm{gal}$ là một số thúc đẩy bạn xác định ngưỡng kích thước thiên hà thấp hơn. Lý do là bạn càng đi càng thấp, càng có nhiều và không có ngưỡng chính thức nào cho một cụm sao bạn cần lớn hơn trước khi bạn gọi nó là thiên hà. Nhưng như trong câu trả lời khác, vì lợi ích của cuộc thảo luận này, chúng ta có thể sử dụng các thiên hà có kích thước Đám mây Magellan nhỏ làm mức tối thiểu thấp hơn. Trong trường hợp đó, với và , tổng số trở thành

δ \sim 0.1

$\delta\sim0.1$

V \sim 236, 000 {M p c}^{3}

$V\sim236,\!000\,\mathrm{Mpc}^3$

N_{g a l, B ö o t e s} = 0.17 {M p c}^{- 3} \times 236, 000 {M p c}^{3} \times 0.1 ≃ 4000 g a l a x i e s .

$N_\mathrm{gal,Böotes} = 0.17\,\mathrm{Mpc}^{-3} \, \times \, 236,\!000\,\mathrm{Mpc}^3 \, \times \, 0.1 \, \simeq \, 4000\,\mathrm{galaxies}.$ Đơn vị mật độ số thiên hà

Cách tôi viết kết quả này cũng trả lời câu hỏi của bạn 3: Mật độ số thiên hà hầu như luôn được viết bằng . Trong công việc lý thuyết / số, bạn sẽ thường thấy yếu tố trước đơn vị. Đây chỉ đơn giản là hằng số Hubble chia cho 100 (tức là cho ) , cho phép mọi người so sánh kết quả dễ dàng hơn mà không cần biết giá trị chính xác của . $\mathrm{Mpc}^{-3}$ $h^3$ $h=0.7$ $H_0 = 70\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$ $H_0$

Phương pháp quan sát

Các quan sát của Boötes Void đã cũ và dường như đã được thực hiện trên các kính viễn vọng loại 1m. Do đó, họ sẽ không thể quan sát các thiên hà nhỏ nhất. Ngoài thông số kỹ thuật của kính viễn vọng, thời tiết, v.v., giới hạn phát hiện chính xác (về độ lớn giới hạn ) phụ thuộc vào thời gian chúng tích hợp (tức là phơi sáng). Không đọc chi tiết các bài báo cũ, tôi không thể nói đây là gì, nhưng một giá trị tiêu biểu cho các khảo sát như vậy sẽ là, rất xấp xỉ, (nếu ai đó có giá trị thực tế hơn mức này, vui lòng chỉnh sửa). Đó là, các vật thể mờ hơn (tức là các giá trị lớn hơn do hệ thống thiên văn lạc hậu) hơn sẽ bị bỏ qua. $m_\mathrm{lim}$ $m_\mathrm{lim} \sim 20$ $m=20$

Khoảng cách đến Boötes Void ngụ ý mô đun khoảng cách là , vì vậy cường độ tuyệt đối tối thiểu là nằm ở đâu đó giữa Nhỏ và Đám mây Magellan lớn. $\mu\sim37$

M_{l i m} = m_{l i m} - μ ≃ - 17,

$M_\mathrm{lim} = m_\mathrm{lim} - \mu \simeq -17,$

Hình dưới đây (từ Wyder et al. 2005 ) cho thấy chức năng độ chói của vũ trụ cục bộ đối với các thiên hà được chọn bằng tia cực tím. Đó là, nó cho thấy mật độ số thiên hà ở một cường độ nhất định. Chẳng hạn, nó cho thấy (với đường đứt nét màu xanh lá cây) rằng mật độ số (ở đây gọi là ) của các thiên hà có cường độ xung quanh là khoảng . $\Phi$ $M=-17$ $10^{-2.5}\sim0.003\,\mathrm{Mpc}^{-3}\,\mathrm{mag}^{-1}$

Tích hợp trên các cường độ từ không làm thay đổi 0,003, vì mật độ của các thiên hà sáng hơn giảm mạnh. Tôi nhận được 0,004, tức là mật độ số thiên hà ít nhất sáng bằng là , nhỏ hơn kết quả lý thuyết ở trên 1,5 bậc độ lớn. Nhân số này với thể tích và mật độ tương đối mang lại thiên hà, không xa 60 bạn trích dẫn. $M=-17$ $M=-17$ $0.004\,\mathrm{Mpc}^{-3}$ $V$ $\delta$ $N_\mathrm{gal,Böotes} \simeq 100$

Để kết luận, con số 60 có vẻ phù hợp với những gì được mong đợi theo quan sát, nhưng về mặt lý thuyết, chúng tôi hy vọng sẽ có nhiều thiên hà hơn (mặc dù chúng rất nhỏ).

Vị trí của các thiên hà

Họ phát hiện các thiên hà dường như đang nằm trong một "ống" kéo dài qua khoảng trống. Nói chung, các thiên hà và trường khối lượng vật chất tối bên dưới có xu hướng không được phân bố đều, mà hình thành các nút thắt, tấm và sợi, cách nhau bởi các khoảng trống. Tôi đoán là "ống" này là một dây tóc như vậy. Bên ngoài dây tóc này, khoảng trống là voidier, nhưng không hoàn toàn void. Vẫn sẽ có các thiên hà, mặc dù ít và nhỏ.

— pela
nguồn

Chờ đã - tbc 0.17 Mpc-3thực sự là "mật độ thiên hà điển hình của vũ trụ" {ở cấp độ số liệu "Đám mây Magellan nhỏ"}, đúng không? Cảm ơn vì điều đó!

— Fattie

Cảm ơn một lần nữa cho điều này. Thật rực rỡ. Câu hỏi ngay lập tức của tôi: Tôi bị xáo trộn bởi con số "60". Nếu có thứ tự 4000 thiên hà "trong Boötes Void", thì đối với tôi, có vẻ như vô nghĩa, ở một số cấp độ, rằng "60" đã được tìm thấy, và thực sự, rõ ràng 60 đó đã xảy ra "trong ống". Nếu chúng ta giải thích "cái ống" thực sự là một sự quá mức trong số 4000 - thì có gì đó bị nhầm lẫn. {Hoặc, có phải ý kiến cho rằng BV hoàn toàn trống rỗng, ngoại trừ 4000 trong một ống không?} {Thật vậy, có thực sự chính xác rằng 60 là "trong ống", hay đây là một số sai lầm trên đường đi?}

— Fattie

@JoeBlow: 0.17 Mpc được tính theo một số giả định nhất định, ví dụ: các tham số vũ trụ. Các ràng buộc quan sát về số lượng đang bị hạn chế, vì tất cả các quan sát chỉ thăm dò một tập hợp các thiên hà tương ứng với các tiêu chí lựa chọn. Nhưng tôi muốn nói rằng 0,17 là một ước tính tốt.

^{- 3}

$^{-3}$

— pela

Nhưng vì khoảng trống ở rất xa, bạn sẽ không thể nhìn thấy các thiên hà nhỏ như SMC, chỉ những thiên hà sáng hơn. Theo như tôi có thể thấy, các thiên hà được phát hiện thực sự nằm trong một "ống". Nó có lẽ là một dây tóc kéo dài qua khoảng trống, lưu trữ các thiên hà lớn nhất mà sau đó là những thiên hà duy nhất chúng ta có thể nhìn thấy.

— pela

Theo như tôi có thể thấy, tất cả những nơi trích dẫn "vài trăm tỷ thiên hà" đều hướng đến sự ngoại suy toàn bộ bầu trời của số lượng quan sát trong mảng nhỏ của bầu trời Hubble Ultra Deep Field. Nhưng vì điều này là giới hạn thông lượng, nó sẽ bỏ lỡ các thiên hà nhỏ nhất. Bài viết này thảo luận chính xác về điều này - và nói rằng có tính đến các thiên hà mà Hubble không thể nhìn thấy, con số có thể gần hơn với .

10^{12}

$10^{12}$

— pela

Đầu tiên, lưu ý rằng sự phân bố các thiên hà trong vũ trụ không đồng nhất. Không chỉ chúng nằm chủ yếu dọc theo các sợi hoặc tường, mà mật độ giữa chúng cũng khác nhau.

Cho đến nay 60 (đến 2013 http://asd.gsfc.nasa.gov/blueshift/index.php/2013/07/30/jasons-blog-next-stop-voids/ ) các thiên hà đã được phát hiện trong Boötes Void và tất cả những thứ đó được tìm thấy trong một hình dạng ống chạy qua khoảng trống. Nếu chúng ta sử dụng ước tính sơ bộ khoảng 1 thiên hà cứ sau 10 triệu năm ánh sáng (xa hơn 4 lần so với Andromeda) thì sẽ có khoảng 2.000 thiên hà trong Void Boötes. Vì vậy, một thứ tự tốt về ước tính cường độ sẽ là mật độ thiên hà bằng khoảng 3% so với khu vực "điển hình".

Chỉ cần BTW. Nếu một không gian 3D là 250 đơn vị và cứ 10 đơn vị thì có một chấm, thì nó sẽ chứa khoảng 20.000 điểm (không phải 2.000). (Nó có thể là 2000 trong câu trả lời đề cập đến "chỉ là ống".)

— Fattie

Lưu ý rằng bài đăng trên blog được liên kết (được viết vào năm 2013) dường như chỉ trích dẫn con số "60" cổ, 20 tuổi từ wikipedia; phép tính "2000" lẻ cũng xuất phát từ bài đăng trên blog đó. Thật khó để tin rằng nhiều thiên hà chưa được "tìm thấy và đếm" kể từ năm 1997 .

— Fattie