Apakah tidak ada bintang yang lebih kasat mata di pesawat Bima Sakti?

Sebagian besar bintang yang terlihat dengan mata telanjang berada dalam 1.000 tahun cahaya. Matahari berada di dalam lengan Orion yang memiliki diameter sekitar 3.500 tahun cahaya. Jadi, semua bintang (dengan sedikit pengecualian) yang dapat kita lihat tanpa bantuan berada di dalam lengan Orion dan harus didistribusikan secara merata ke segala arah. Struktur galaksi terlalu besar untuk mempengaruhi distribusi bintang yang terlihat.

Namun, kami masih melihat disk Bima Sakti. Apa yang kita lihat? Cahaya redup bintang yang tidak bisa kita lihat sendiri-sendiri? Atau cahaya bintang yang dipantulkan oleh awan gas? Dan apakah kepadatan bintang di mata tanpa bantuan benar-benar tidak lebih tinggi di bidang Bimasakti? (Karena saya tinggal di kota yang tercemar cahaya, saya tidak dapat dengan mudah memeriksanya sendiri)

Anda dapat mengetahui banyak tentang struktur Galactic hanya dengan melihat. Bintang ~ 5000 yang dapat dilihat dengan mata telanjang memiliki distribusi jarak "lognormal". Saya menunjukkan plot di bawah ini yang dihasilkan dari versi terbaru dari katalog paralaks Hipparcos. Gbr.1 menunjukkan hasil untuk semua bintang dengan (yaitu bintang mata telanjang yang sangat redup). Katalog Hipparcos hampir lengkap untuk bintang-bintang ini, meskipun beberapa bintang begitu jauh sehingga jaraknya sangat tidak pasti - namun, gambaran umum harusnya ok.$5.5<V<6.5$

Jarak median adalah sekitar 440 tahun cahaya. Tetapi premis dari pertanyaan Anda adalah saya pikir, bahwa Anda membantah bahwa ini cukup jauh untuk distribusi bintang non-bola di Galaksi kita menjadi jelas. Jawabannya sebenarnya adalah itu, tetapi hanya adil. Matahari sangat dekat dengan bidang disk Galaxy kita. Tinggi skala bintang di atas disk ini bervariasi tergantung pada usia dan massa bintang. Sangat kira-kira, tinggi skala eksponensial adalah 300-500 tahun cahaya untuk sebagian besar bintang di Galaxy kita.

Ini cukup kecil sehingga jika kita melihat demografi bintang di dua wilayah lintang Galaksi kita memang melihat perbedaan. Gambar. 2 di bawah ini menunjukkan bintang-bintang dengan pada garis lintang Galaksi rendah (dalam 15 derajat bidang berwarna hijau) dan lebih dari 45 derajat dari bidang (warna biru). Ada perbedaan yang jelas dan signifikan. Semakin banyak bintang dapat dilihat pada jarak yang lebih jauh ke arah pesawat, mengkhianati sifat non-simetris bintang di Galaksi kita.$5.5<V<6.5$

Dengan kata lain struktur Galaxy tidak terlalu kecil untuk mempengaruhi distribusi bintang mata telanjang.

Ketika kita melihat Bimasakti kita melihat jutaan bintang yang belum terselesaikan yang secara umum masih lebih jauh. Efek dari sifat seperti cakram Galaxy menjadi lebih jelas ketika seseorang pergi ke jarak yang lebih jauh. Secara khusus, pada garis lintang Galaksi tinggi seseorang hanya kehabisan bintang dan karenanya tidak ada langit yang disinari secara seragam - mengarah ke paradoks Olber, sebagaimana dinyatakan dengan benar dalam jawaban lain. Tetapi pada garis lintang rendah, ada bintang-bintang yang cukup yang secara umum, dalam resolusi mata kita ada banyak bintang yang jumlahnya sedikit memberikan rangsangan visual. Gambar ini terganggu oleh debu. Debu di Galaxy bahkan lebih terkonsentrasi ke arah pesawat daripada bintang-bintang. Karena alasan inilah, setelah beberapa ribu tahun cahaya, debu memainkan peran utama dalam membentuk struktur Bimasakti yang dapat kita lihat, menghalangi cahaya secara efektif pada garis lintang Galaksi yang sangat rendah.

Gambar 1: Distribusi probabilitas jarak untuk bintang mata telanjang di katalog Hipparcos

Gambar 2: Distribusi kemungkinan jarak untuk bintang-bintang mata telanjang dibagi menjadi daerah lintang Galaksi rendah dan tinggi (yaitu menuju dan menjauh dari bidang Galaksi) .

EDIT PENTING:

Setelah jawaban diterima saya melakukan pengecekan ganda. Saya membagi sampel Hipparcos menjadi cerah ( , 5000 bintang) dan sangat terang ( , 173 bintang) dan melihat distribusi bintang per satuan luas di langit sebagai fungsi dari garis lintang Galactic (Gbr. 3) . Hasilnya ditunjukkan di bawah ini dan yang lebih jelas menunjukkan maksudnya. Ternyata asimetri antara keluar dari pesawat terlihat jelas, bahkan dalam sampel yang lebih cerah. Alasannya adalah bahwa bintang yang sangat terang tidak jauh lebih dekat daripada bintang yang terang. Mungkin median 200 tahun cahaya vs 350 tahun cahaya. Jadi ketinggian skala piringan Galactic harus cukup kecil sehingga perbedaan dari simetri bola sudah terlihat pada jarak semacam ini.V < $V<6$$V<3$

Gambar 3: Plot dinormalisasi jumlah bintang per satuan luas versus lintang Galaksi untuk sampel bintang terang dan sangat terang. Perhatikan konsentrasi ke arah bidang Galactic .

EDIT LEBIH LANJUT: Anda bahkan dapat melihat dari plot di atas bahwa ada juga sedikit konsentrasi terhadap garis lintang negatif; kepadatan puncak adalah sekitar -5 hingga -10 derajat dalam kedua kasus. Ini kemungkinan karena Matahari berada di atas bidang Galactic saat ini (walaupun saya juga bertanya-tanya apakah debu berperan). Matahari saat ini 60 tahun cahaya di atas pesawat dan menuju ke atas (lihat Seberapa jauh Bumi / Matahari di atas / di bawah bidang galaksi, dan apakah itu menuju / menjauh dari itu? ). Kombinasi dari hasil yang saya tunjukkan mungkin cukup untuk menyimpulkan bahwa cakram Galactic memiliki "ketebalan karakteristik * tidak lebih dari beberapa ratus tahun cahaya, tetapi lebih dari 60 tahun cahaya!

Pertama, galaksi hanya setebal 1.000 meter . Kita cukup dekat dengan bidang galaksi, mungkin sekitar 65 'di atas' itu jika kita menyebut arah kita bergerak menjauh dari 'turun'. Jadi dengan asumsi Anda bahwa objek yang dapat dilihat semuanya berada dalam kisaran 1000-an, kita dapat mengira bahwa kita akan melihat lebih banyak bintang di pesawat daripada di atas dan di bawah pesawat, karena hanya ada sekitar 500-bintang bintang di galaksi di atas dan di bawah.

Kita mungkin 25kly dari pusat galaksi. Oleh karena itu ada sekitar 25 bintang dari bintang ke luar, dan 75 bintang dari bintang ke dalam. Jika kita bisa melihat semuanya dengan mata telanjang, kita akan melihat lebih banyak bintang di satu sisi daripada yang lain. Walaupun banyak bintang yang kita lihat berada dalam 1000, itu tidak berarti bahwa bintang-bintang di wilayah visibilitas ini terdistribusi secara merata. Bintang-bintang dikemas lebih dekat bersama-sama lebih dekat ke tengah , yang menyiratkan bahwa kita akan melihat lebih banyak ke satu sisi daripada yang lain.

Saya tidak tahu dari mana Anda mendapatkan ide bahwa Anda mencari konfirmasi untuk itu kepadatan bintang tidak lebih tinggi di bidang galaksi, karena itu tidak benar. Kepadatan lebih besar menuju pusat galaksi; dan ortogonal ke bidang galaksi, kepadatan berkurang saat Anda menjauh darinya.

Plus, kita melihat jauh lebih dari sekadar titik-titik cahaya dari bintang-bintang lain. Kita melihat benda-benda lain yang merupakan kumpulan bintang - cluster, dan galaksi seperti Andromeda, LMC dan SMC. Kita melihat nebula, awan gas dan debu. Bahkan, debu bahkan mengaburkan apa yang mungkin kita lihat ke arah pusat galaksi.

Jadi, ketika Anda bertanya 'apa yang kita lihat?' jawabannya adalah: banyak hal. Karena ada lebih banyak 'barang' di bidang galaksi, kita melihat sebagian besar barang itu sebagai cincin di sekitar kita. Karena ada lebih banyak hal yang mengarah ke pusat galaksi, kita melihat bahwa cincin itu lebih terang, lebih penuh, lebih kompleks, dan dominan di satu sisi.

Ini dikenal sebagai paradoks Olbers . Penjelasan (menurut saya) yang lebih baik dapat ditemukan di sini .

Perhatikan bahwa tautan ini menjawab pertanyaan mengapa alam semesta (bukan hanya Bima Sakti) tidak membakar langit malam kita. Sekarang jika alam semesta (termasuk bima sakti) tidak dapat melakukannya, bima sakti tidak dapat melakukannya sendiri ...

Hanya saja tidak ada cukup bintang yang memberi cukup cahaya. Kecerahan berkurang secara kuadratik berdasarkan jarak. Itu dihitung dengan sangat cepat dengan jarak astronomi. Bahkan untuk bintang yang merupakan tetangga kita.