Không có nhiều ngôi sao có thể nhìn thấy bằng mắt thường hơn trong mặt phẳng Ngân hà?

Hầu hết các ngôi sao có thể nhìn thấy bằng mắt thường trong vòng 1.000 năm ánh sáng. Mặt trời nằm trong cánh tay Orion có đường kính khoảng 3.500 năm ánh sáng. Do đó, tất cả các ngôi sao (với rất ít ngoại lệ) chúng ta có thể thấy không được trả tiền đều nằm trong nhánh Orion và nên được phân bổ đều theo mọi hướng. Cấu trúc của thiên hà quá lớn để ảnh hưởng đến sự phân bố của các ngôi sao có thể nhìn thấy.

Tuy nhiên, chúng ta vẫn thấy đĩa Milky Way. Chúng ta thấy gì? Ánh sáng lờ mờ của những ngôi sao chúng ta không thể tạo ra? Hay ánh sáng sao phản chiếu bởi những đám mây khí? Và có phải mật độ của các ngôi sao đối với mắt không bị che khuất thực sự không cao hơn trong mặt phẳng của Dải Ngân hà? (Vì tôi đang sống trong một thành phố ô nhiễm ánh sáng nên tôi không thể dễ dàng tự mình kiểm tra nó)

Bạn có thể nói rất nhiều về cấu trúc Thiên hà chỉ bằng cách nhìn. ~ 5000 ngôi sao có thể nhìn thấy bằng mắt thường có sự phân bố khoảng cách "logic" bất thường. Tôi hiển thị các lô bên dưới được tạo từ phiên bản mới nhất của danh mục thị sai Hipparcos. Hình 1 cho thấy kết quả cho tất cả các ngôi sao có (tức là các ngôi sao bằng mắt thường rất mờ). Danh mục Hipparcos gần như hoàn chỉnh cho những ngôi sao này, mặc dù một số ngôi sao ở rất xa mà khoảng cách rất không chắc chắn - tuy nhiên, bức tranh chung sẽ ổn.$5.5<V<6.5$

Khoảng cách trung bình là khoảng 440 năm ánh sáng. Nhưng tiền đề của câu hỏi của bạn là tôi nghĩ, rằng bạn tranh luận rằng điều này đủ xa để sự phân bố các ngôi sao không hình cầu trong Thiên hà của chúng ta trở nên rõ ràng. Câu trả lời thực sự là nó, nhưng chỉ. Mặt trời rất gần với mặt phẳng của đĩa Galaxy của chúng ta. Chiều cao quy mô của các ngôi sao trên đĩa này thay đổi tùy theo tuổi và khối lượng của sao. Rất xấp xỉ, chiều cao quy mô theo cấp số nhân là 300-500 năm ánh sáng đối với hầu hết các ngôi sao trong Thiên hà của chúng ta.

Điều này chỉ đủ nhỏ để nếu chúng ta nhìn vào nhân khẩu học của các ngôi sao ở hai vùng vĩ độ Thiên hà, chúng ta sẽ thấy sự khác biệt. Hình 2 bên dưới cho thấy các ngôi sao có ở vĩ độ thấp Thiên hà (trong vòng 15 độ của mặt phẳng màu xanh lá cây) và hơn 45 độ so với mặt phẳng (màu xanh lam). Có một sự khác biệt rõ ràng và đáng kể. Nhiều ngôi sao có thể được nhìn thấy ở khoảng cách xa hơn về phía máy bay, phản bội bản chất không đối xứng của các ngôi sao trong Thiên hà của chúng ta.$5.5<V<6.5$

Nói cách khác, cấu trúc của Galaxy không quá nhỏ để ảnh hưởng đến sự phân bố của các ngôi sao bằng mắt thường.

Khi chúng ta nhìn vào Dải Ngân hà, chúng ta đang thấy hàng triệu ngôi sao chưa được giải quyết mà nhìn chung vẫn còn xa hơn. Các ảnh hưởng của bản chất giống như đĩa của Galaxy trở nên rõ ràng hơn khi người ta đi đến khoảng cách lớn hơn. Đặc biệt, ở các vĩ độ cao của Thiên hà, người ta chỉ cần hết sao và do đó không có bầu trời được chiếu sáng đồng đều - dẫn đến nghịch lý của Olber, như đã nêu chính xác trong một câu trả lời khác. Nhưng ở vĩ độ thấp, có đủ các ngôi sao mà nói chung, trong độ phân giải của mắt chúng ta có nhiều ngôi sao có tổng ánh sáng để cung cấp một kích thích thị giác. Bức ảnh này bị gián đoạn bởi bụi. Bụi trong thiên hà thậm chí tập trung nhiều vào mặt phẳng hơn các ngôi sao. Chính vì lý do này mà sau vài nghìn năm ánh sáng, bụi đóng vai trò chính trong việc định hình các cấu trúc Dải Ngân hà mà chúng ta có thể nhìn thấy, ngăn chặn hiệu quả ánh sáng ở vĩ độ rất thấp.

Hình 1: Phân phối xác suất khoảng cách cho các ngôi sao bằng mắt thường trong danh mục Hipparcos

Hình 2: Phân bố xác suất khoảng cách cho các ngôi sao bằng mắt thường được chia thành các vùng vĩ độ thấp và cao của Thiên hà (tức là về phía và ra khỏi mặt phẳng Thiên hà) .

EDIT QUAN TRỌNG:

Sau khi câu trả lời được chấp nhận, tôi đã kiểm tra lại một chút. Tôi chia mẫu Hipparcos thành sáng ( , 5000 sao) và rất sáng ( , 173 sao) và xem phân bố sao trên một đơn vị diện tích trên bầu trời như là một hàm của vĩ độ Thiên hà (Hình 3) . Các kết quả được hiển thị dưới đây và rõ ràng hơn làm cho điểm. Nó chỉ ra rằng sự bất đối xứng giữa trong một mặt phẳng được nhìn thấy rõ ràng, ngay cả trong mẫu sáng hơn. Lý do là những ngôi sao rất sáng không phải là tất cả những gì nhiều gần hơn những ngôi sao sáng. Có lẽ trung bình 200 năm ánh sáng so với 350 năm ánh sáng. Do đó, chiều cao quy mô của đĩa Thiên hà phải đủ nhỏ để sự khác biệt so với đối xứng hình cầu đã xuất hiện ở các loại khoảng cách này.V < $V<6$$V<3$

Hình 3: Biểu đồ bình thường về số lượng sao trên một đơn vị diện tích so với vĩ độ Thiên hà cho một mẫu các ngôi sao sáng và rất sáng. Lưu ý sự tập trung về phía mặt phẳng Thiên hà .

EDIT THÊM: Bạn thậm chí có thể nhìn thấy từ cốt truyện ở trên rằng cũng có một sự tập trung nhẹ vào các vĩ độ tiêu cực; mật độ cực đại là khoảng -5 đến -10 độ trong cả hai trường hợp. Điều này có khả năng là do Mặt trời ở trên mặt phẳng Thiên hà hiện tại (mặc dù tôi cũng tự hỏi liệu bụi có đóng vai trò gì không). Mặt trời hiện cách mặt phẳng 60 năm ánh sáng và hướng lên trên (xem Trái đất / Mặt trời phía trên / bên dưới mặt phẳng thiên hà bao xa và nó đang hướng về phía / xa nó? ). Sự kết hợp các kết quả tôi đã trình bày có thể đủ để kết luận rằng đĩa Thiên hà có "độ dày đặc trưng * không quá vài trăm năm ánh sáng, nhưng hơn 60 năm ánh sáng!

Thứ nhất, thiên hà chỉ dày khoảng 1000 . Chúng ta khá gần với mặt phẳng thiên hà, có thể khoảng 65 ly 'phía trên' nếu chúng ta gọi hướng chúng ta đang di chuyển từ 'xuống'. Vì vậy, theo giả định của bạn rằng tất cả các vật thể nhìn thấy đều nằm trong khoảng 1000, chúng ta có thể giả sử rằng chúng ta sẽ thấy nhiều ngôi sao trong mặt phẳng hơn bên trên và bên dưới mặt phẳng, vì chỉ có khoảng 500ly sao trong thiên hà bên trên và bên dưới.

Chúng tôi có lẽ là 25kly từ trung tâm thiên hà. Do đó, có khoảng 25 nghìn ngôi sao hướng ra ngoài và 75 nghìn ngôi sao hướng vào trong. Nếu chúng ta có thể nhìn thấy tất cả chúng bằng mắt thường, chúng ta sẽ thấy nhiều ngôi sao ở một bên hơn bên kia. Mặc dù nhiều ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy nằm trong phạm vi 1000, nhưng điều đó không có nghĩa là các ngôi sao trong vùng khả năng hiển thị này được phân bố đều. Các ngôi sao được đóng gói gần nhau hơn gần trung tâm , điều này ngụ ý rằng chúng ta sẽ nhìn thấy nhiều hơn về phía này so với bên kia.

Tôi không biết bạn lấy ý tưởng từ đâu để xác nhận rằng mật độ của các ngôi sao không cao hơn trong mặt phẳng thiên hà, bởi vì điều đó không đúng. Mật độ lớn hơn về phía trung tâm của thiên hà; và trực giao với mặt phẳng thiên hà, mật độ giảm khi bạn di chuyển ra khỏi nó.

Thêm vào đó, chúng ta thấy nhiều hơn chỉ là những chấm ánh sáng từ các ngôi sao khác. Chúng ta thấy các vật thể khác là tập hợp của các ngôi sao - cụm và các thiên hà như Andromeda, LMC và SMC. Chúng ta thấy tinh vân, mây khí và bụi. Trên thực tế, bụi thậm chí che khuất những gì chúng ta có thể nhìn thấy về phía trung tâm thiên hà.

Vì vậy, khi bạn hỏi 'chúng ta thấy gì?' Câu trả lời là: rất nhiều thứ. Bởi vì có nhiều 'thứ' đó trong mặt phẳng của thiên hà, chúng ta thấy phần lớn những thứ đó như một chiếc nhẫn xung quanh chúng ta. Bởi vì có nhiều thứ hơn về phía trung tâm của thiên hà, chúng ta thấy rằng chiếc nhẫn sáng hơn, đầy đủ hơn, phức tạp hơn và chiếm ưu thế ở một bên.

Điều này được gọi là nghịch lý của Olbers . Một lời giải thích (theo ý kiến ​​của tôi) tốt hơn có thể được tìm thấy ở đây .

Lưu ý rằng các liên kết này trả lời câu hỏi tại sao vũ trụ (không phải là dải ngân hà đơn độc) không rực sáng bầu trời đêm của chúng ta. Bây giờ nếu vũ trụ (bao gồm cả cách thức sữa) không thể làm điều đó, thì cách thức sữa không thể tự làm điều đó ...

Chỉ có những ngôi sao không đủ cho ánh sáng. Độ sáng được giảm bậc hai theo khoảng cách. Điều đó đếm rất nhanh với khoảng cách thiên văn. Ngay cả đối với những ngôi sao là hàng xóm của chúng ta.