Bagaimana para ilmuwan mengetahui ada sekitar 300 miliar bintang di sebuah galaksi dan ada sekitar 100 miliar galaksi?

Memikirkan hal ini saja sangat membingungkan. Tetapi bagaimana ilmuwan mendapatkan angka-angka ini? Teknologi / sistem / teori apa yang mereka gunakan?

Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Kami melakukan studi rinci bintang di lingkungan matahari. Ini menetapkan kepadatan lokal bintang dan campuran massa yang mereka miliki (disebut fungsi massa bintang). Kami membandingkannya dengan fungsi massa gugusan bintang dan mencatat bahwa untuk urutan pertama tampaknya tidak berubah.

Kita kemudian dapat melakukan triangulasi masalah dengan berbagai cara: kita dapat membuat model untuk kepadatan bintang Galaxy, asumsikan semuanya memiliki fungsi massa yang sama dan karenanya mendapatkan sejumlah bintang. Model ini mungkin didasarkan pada konversi cahaya ke massa yang kasar, tetapi lebih sering didasarkan pada survei langit yang mendalam - baik survei balok pensil sempit dari HST, atau survei yang lebih luas seperti SDSS, Kuncinya adalah untuk dapat menghitung bintang tetapi juga memperkirakan seberapa jauh mereka. Ini sangat tidak pasti dan bergantung pada beberapa asumsi tentang simetri untuk menutupi wilayah Galaxy kita yang tidak dapat kita selidiki.

Metode lain adalah dengan menghitung benda-benda terang yang dapat bertindak sebagai pelacak dari populasi bintang yang mendasarinya (misalnya raksasa merah), bandingkan dengan jumlah raksasa di lokal yang telah dipelajari dengan baik, dan dari ekstrapolasi ini hingga jumlah total bintang, sekali lagi mengandalkan argumen simetri untuk bit-bit Galaxy yang jauh atau dikaburkan oleh debu.

Cara ketiga adalah bertanya, berapa banyak bintang yang hidup dan mati untuk memperkaya medium antarbintang dengan unsur-unsur berat (alias logam). Sebagai contoh, ternyata pasti ada sekitar satu miliar supernova inti-runtuh untuk menciptakan semua oksigen yang kita lihat. Jika kita menganggap fungsi massa tidak tetap dengan waktu dan supernova muncul dari bintang di atas 8 massa matahari, maka kita juga tahu berapa banyak bintang bermassa rendah yang berumur panjang yang lahir dengan saudara kandungnya yang bermassa tinggi dan karenanya memperkirakan berapa banyak bintang yang ada saat ini .

Jumlahnya, apakah itu 100 miliar atau 300 miliar tidak lebih akurat daripada faktor beberapa, tetapi mungkin lebih akurat daripada urutan besarnya. Masalah utamanya adalah bahwa bintang-bintang yang paling umum di Galaxy adalah katai M, yang memberikan sedikit cahaya atau massa pada Galaxy, jadi kami benar-benar mengandalkan ekstrapolasi pengetahuan lokal kami tentang objek-objek ini.

Jumlah galaksi lebih mudah, meskipun jumlahnya kurang terdefinisi dengan baik. Kami berasumsi bahwa dalam skala besar alam semesta homogen dan isotropik. Kami menghitung berapa banyak galaksi yang dapat kita lihat di area tertentu, gandakan untuk menutupi seluruh langit. Jumlahnya kemudian harus dikoreksi untuk galaksi samar yang jauh yang tidak dapat dilihat. Yang sulit di sini adalah bahwa kita melihat ke masa lalu dan jumlah galaksi mungkin tidak dilestarikan, baik melalui evolusi atau merger. Jadi kita harus mencoba dan menghasilkan pernyataan seperti "ada n galaksi di alam semesta yang dapat diamati saat ini yang lebih bercahaya daripada L". Saya pikir angka ini tentu hanya urutan estimasi besarnya.

Ini masalah statistik.

Para ilmuwan mengambil sedikit ruang (misalkan 1 detik busur ). Mereka melihatnya dengan cermat dengan teleskop yang kuat, dan menghitung semua bintang dan galaksi yang mereka lihat. Kemudian, mereka memperkirakan angka itu di ruang total yang terlihat.

Tentu saja mereka dapat menghitung beberapa titik ruang dan membuat hitungan rata-rata.

Karena jumlahnya diekstrapolasi, itu sebabnya tidak terlalu penting apakah itu 100 miliar atau 300 miliar bintang. Tujuannya adalah untuk memiliki urutan yang besar seperti yang ditunjukkan oleh Moriarty.