Có thể phát hiện sự khác biệt giữa một ngôi sao và một thiên hà là các nguồn điểm không?

Rõ ràng một ngôi sao sẽ là một nguồn điểm. Một thiên hà phải là một đốm không đều nếu gần, nhưng nếu ở rất xa thì dường như thiên hà cũng chỉ là một nguồn điểm.

Cho rằng cả ngôi sao và thiên hà đều chỉ có thể phát hiện được vì các nguồn điểm có thể phân biệt chúng với dịch chuyển đỏ? Bằng phương pháp nào khác?

Một câu hỏi tiếp theo ...

Bao nhiêu phần trăm thiên hà nếu vũ trụ của chúng ta chỉ có thể phát hiện dưới dạng nguồn điểm?

star galaxy redshift

— Tối đa
nguồn

Tỷ lệ phần trăm các thiên hà chúng ta xem là nguồn điểm phụ thuộc vào công cụ, vậy bạn đang nghĩ đến cái nào?

— cphyc

Câu trả lời:

Để phân biệt các thiên hà với các ngôi sao, bạn có thể sử dụng quang phổ. Một cách thô bạo, các ngôi sao có quang phổ giống như vật thể màu đen với các đặc điểm phụ thuộc vào sự hấp thụ và phát xạ trên đường ngắm và trong tầng quyển của ngôi sao.

Mặt khác, các thiên hà là một tổ hợp của hàng tấn các ngôi sao. Ví dụ, phổ sẽ rộng hơn nhiều (từ bước sóng nhỏ hơn đến bước sóng lớn hơn) vì sự đa dạng trong quang phổ của các ngôi sao.

Hãy xem http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/spectra_astro_types.html nếu bạn muốn có một cái nhìn tổng quan nhanh về sự khác biệt.

Tôi không có con số chính xác về số lượng thiên hà mà chúng ta xem là nguồn điểm, nhưng câu trả lời thay đổi rất nhiều từ công cụ này sang công cụ khác. Nếu bạn cố gắng quan sát một thiên hà bằng cách sử dụng kính phóng xạ trong phép đo giao thoa, bạn có thể phân giải tỷ lệ tốt hơn nhiều so với kính viễn vọng nhỏ có thể nhìn thấy trên Trái đất, v.v.

— cphyc
nguồn

Có thể thực sự đạt được độ phân giải cao đó để phát hiện các dải khác nhau từ phổ bị dịch chuyển đỏ?

— Lelouch

Ngoài ra, các ngôi sao trong một thiên hà có nhiều chuyển động hơn bề mặt của một ngôi sao, các đường sẽ bị mờ đi nhiều hơn bởi sự dịch chuyển doppler.

— Loren Pechtel

Bạn cũng có thể chọc vào những hình ảnh do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) tạo ra có độ phân giải khoảng 1 arcsec và so sánh chúng với hình ảnh từ WISE Atlas, có độ phân giải khoảng 10 arcsec (6 arcsec bản địa, được kết hợp với PSF để cải thiện độ nhạy của việc phát hiện các vật thể giống như điểm). So sánh thiên hà tại (179.710668548, -0.438511083) - đẹp và được giải quyết trong SDSS , dấu chấm không có gì đặc biệt trong AllWISE .

— Sean Lake

@Lelouch vì toàn bộ phổ bị dịch chuyển đồng đều, bạn thực sự có thể phân giải các dải, v.v ... trên Trái đất ngay cả đối với các thiên hà ở xa. Tuy nhiên, việc có các dải trong phổ nhìn thấy được phát ra của thiên hà ngày càng khó khăn.

— cphyc

Ngay cả các thiên hà "tròn" trông khác với các ngôi sao

Câu trả lời của cphyc một cách xuất sắc: Quang phổ là câu trả lời, mặc dù vì - như được giải thích dưới đây - các thiên hà không phải là nguồn điểm, hình thái của các ngôi sao và thiên hà cũng khác nhau: ngay cả các thiên hà hình elip quan sát dọc theo một trục của chúng cũng khác với các sao. Mặc dù cả hai đều tròn, cách mà ánh sáng của chúng rơi ra hoàn toàn khác nhau; Ánh sáng của các ngôi sao giảm gần như là sự phân bố bình thường từ trung tâm ra ngoài (với một số cấu hình phụ được gấp lại phụ thuộc vào thiết bị), trong khi cấu hình độ sáng bề mặt của các thiên hà giảm theo kiểu phức tạp hơn (ví dụ: cấu hình Sérsic ).

Các thiên hà có thể là nguồn điểm?

Wrt. phần nhỏ của các thiên hà là nguồn điểm, câu trả lời là hầu như không có. Các thiên hà hầu như luôn có thể được giải quyết mặc dù, vì cphyc cũng nói chính xác, không phải với bất kỳ công cụ nào. Kính viễn vọng vô tuyến và tia gamma có độ phân giải rất kém và ở các bước sóng này, các nguồn thường không thể được giải quyết trừ khi chúng ở gần nhau. Nhưng ở các bước sóng quang học, cũng như UV và IR, các kính viễn vọng như Kính viễn vọng Không gian Hubble và thậm chí các kính thiên văn trên mặt đất tốt có thể phân giải ~ tất cả các thiên hà, trừ khi chúng quá nhỏ đến mức không thể nhìn thấy được.

Đường kính góc trong một vũ trụ mở rộng

Lý do là một tính năng khá đặc biệt của Vũ trụ đang mở rộng: Một thiên hà sẽ trông nhỏ hơn và nhỏ hơn, nó càng ở xa (như mong đợi từ cuộc sống hàng ngày), nhưng chỉ ở một khoảng cách nhất định, sau đó chúng sẽ xuất hiện ngày càng lớn hơn. Tại sao cái này rất? Bởi vì ánh sáng di chuyển với tốc độ hữu hạn, chúng ta quan sát các thiên hà như trong quá khứ - càng xa, thời gian càng dài. Và vì trong một vũ trụ đang mở rộng, "từ lâu rồi" cũng có nghĩa là gần hơn, góc mà một thiên hà trải dài trên bầu trời là góc mà nó kéo dài khi nó phát ra ánh sáng, chứ không phải là góc mà nó kéo dài ngày nay . Đó là, các thiên hà rất xa phát ra ánh sáng mà chúng ta thấy ngày nay khi chúng ở rất gần đến mức chúng kéo dài một góc lớn.

Mối quan hệ chính xác giữa khoảng cách và góc rắn của một thiên hà phụ thuộc vào vũ trụ học (tức là các giá trị của các tham số mật độ, hằng số Hubble, v.v.). Đối với các phép đo Planck mới nhất (2015) , một thiên hà có chiều dài 1 kpc (~ 3000 ánh sáng) - được coi là một thiên hà nhỏ - kéo dài một góc do hình này đưa ra:

$0.6\pm0.3\,\mathrm{kpc}$

Giảm độ sáng bề mặt

Thật không may, hiệu ứng này cũng làm cho các thiên hà xa xôi khó phát hiện hơn. Một thiên hà chỉ phát ra rất nhiều ánh sáng, do đó, phân phối ánh sáng của nó lên, gấp đôi đường kính góc, làm cho nó sáng hơn bốn lần.

Do đó, vấn đề quan sát các thiên hà rất xa không phải là chúng nhỏ mà là chúng mờ .

— pela
nguồn

@pela Sẽ hợp lý khi nghĩ về điều này như sau: khi các thiên hà mới xuất hiện trong Chân trời vũ trụ của chúng ta, chúng sẽ trải dài trên một đường kính góc lớn hơn và do đó có vẻ lớn hơn, ngay cả khi rất mờ?

— Dhruv Saxena

z \to \infty

$z\rightarrow\infty$

z ≃ 1100

$z\simeq1100$

z \sim 10

$z\sim10$

$-$ $-$ . Đối tượng này rõ ràng là một ngôi sao và bạn chủ yếu có thể nói vì các nhiễu xạ nhiễu xạ. Bạn không nhìn thấy các gai nhiễu xạ này trên các thiên hà, thậm chí các thiên hà là các điểm cực nhỏ. Đây là một cách tương đối dễ dàng để phân biệt trực quan giữa một ngôi sao và một thiên hà khi bạn nhìn vào nó qua kính viễn vọng nơi có các xung nhiễu xạ như vậy dự kiến sẽ xảy ra.

Điều này ngụ ý rằng về mặt trực quan, các ngôi sao và thiên hà trông khác nhau, ngay cả khi cả hai đều là những đốm nhỏ trên hình ảnh. Cũng sẽ có sự khác biệt trong cách họ nhìn theo những cách ít cảm nhận hơn. Khái niệm này được viết hoa bởi một chương trình được sử dụng rộng rãi bởi các nhà thiên văn học, SExtractor , được thiết kế để có được hình ảnh của bầu trời và có thể phân biệt giữa các ngôi sao và thiên hà. Nó sử dụng những khác biệt nhỏ giữa cách các thiên hà và các ngôi sao xuất hiện trong hình ảnh để tìm ra đó là cái gì. Nếu bạn muốn biết thêm thông tin chi tiết về cách chương trình này phân biệt giữa các ngôi sao và thiên hà, hãy xem bài báo đã xuất bản của chúng .

— cháu trai
nguồn

Tại sao các thiên hà không có nhiễu xạ nhiễu xạ?

— John Dvorak

@JanDvorak Không quá nhiều khi các thiên hà không tạo ra các nhiễu xạ nhiễu xạ, nó nhiều hơn bạn không thể thấy các gai nhiễu xạ trên các thiên hà. Các thiên hà là các vật thể mở rộng, trong khi các ngôi sao là các nguồn điểm. Đối với một thiên hà, mọi điểm đều tạo ra một nhiễu xạ nhiễu xạ (mờ), nhưng đối với toàn bộ hình ảnh, các gai đó sẽ nhòe lại với nhau để bạn không bao giờ thấy các gai nhiễu xạ đẹp cho một thiên hà giống như bạn đối với một ngôi sao "giống như điểm". Thứ hai, các thiên hà thường mờ hơn các ngôi sao. Bất kỳ gai nhiễu xạ kết quả sẽ cực kỳ khó nhìn thấy.

— zephyr

@Zack Một ngôi sao duy nhất ở xa về cơ bản sẽ không được nhìn thấy. Nhưng ngay cả khi đó, nó sẽ có một bộ gai duy nhất trong đó một thiên hà sẽ có hàng tỷ bộ chồng chéo. Vào năm 2015, các bức ảnh của Hubble đã giải quyết các ngôi sao riêng lẻ ở Andromeda. Tôi không nghĩ các ngôi sao riêng lẻ đã từng được chụp bên ngoài Dải Ngân hà (và có thể trong một vài thiên hà lùn gần hơn).

— user2338816

Ngoài ra, điều đáng chú ý là các nhiễu xạ nhiễu xạ là do công cụ của bạn xem đối tượng là một điểm / như một nguồn mở rộng được giải quyết dưới mức. Ví dụ, bạn nhìn chằm chằm vào bầu trời bằng mắt thường, các ngôi sao đang 'tỏa sáng' (bạn thấy gai nhọn) nhưng các hành tinh như Sao Hỏa và Sao Mộc thì không. Điều này là do mắt chúng ta thấy chúng là một nguồn mở rộng chưa được giải quyết, trong khi các ngôi sao chỉ là điểm (đối với mắt của bạn).

— cphyc

@ JDługosz Phát hiện sự biến đổi ánh sáng của Cepheid trong đám mây ánh sáng từ nhiều ngôi sao không yêu cầu độ phân giải thực tế của một ngôi sao. Anh ta thấy độ sáng tăng mạnh trong những gì anh ta nghĩ là một tinh vân và cho rằng anh ta đã chứng kiến một ngôi sao. Sau khi so sánh với những bức ảnh trước đó của những người khác, anh ta nhận ra sự biến đổi là một Cepheid. Có toán học có thể tính toán khoảng cách của một Cepheid và kết quả đã đặt nó ít nhất một triệu năm ánh sáng bên ngoài thiên hà của chúng ta. Đó là khi anh nhận ra đó không phải là một tinh vân, không phải vì nếu là những ngôi sao riêng lẻ. Vẫn trông như một đám mây.

— user2338816