Liczby Boötes Void, 2016

Jako czytelnik nauk ogólnych (stąd Wikipedia!) Mam najnowsze informacje, że 60 galaktyk „znaleziono i policzono” w pustce Boötesa z 1997 roku.

(1) Jaka jest najnowsza liczba galaktyk „znanych” w pustce Boötes?

Pustka Boötesa to kula o średnicy 250 milionów lat świetlnych. (Powiedz, 0,002 szerokości widzialnego wszechświata?) Wydaje się - niewiarygodne - ma tylko 60 galaktyk.

Wartość „60” (lub jakiś nowy numer od 1997 r.), Być może źle ją rozumiem, jest ona błędnie zgłaszana lub ma inne znaczenie? Galaktyki liczone są w tysiącach lub dziesiątkach tysięcy, wydaje się, że trudno uwierzyć w kosmologiczną przestrzeń, pojawi się liczba „60”.

Jakie jest (2) zdanie na temat liczby galaktyk w Pustce Boötes? Rząd wielkości. Czy to „około 100”, czy „około bilionów”, czy co?

W czym (3) zwykle podajesz gęstość galaktyk? Galaktyki na Gpc ³ lub?

Rzeczywiście, próbuję uzyskać (4) porównawcze poczucie gęstości galaktycznej w pustce Boötesa w porównaniu z innymi obszarami . Jaka jest gęstość galaktyki w pustce Boötesa, w porównaniu do wszechświata w ogóle, lub jeśli jest bardziej znacząca w porównaniu do supergromad, ścian lub?

Czy to „jedna dziesiąta tak gęsta”? Jeden zylion? Połowa? Jak próżny jest ten frajer?

Dalej...

Poniższy BruceS pożytecznie zauważył, że galaktyki „60” są zresztą tylko w małej tubie, która najwyraźniej przecina Pustkę Boötesa.

Czy to oznacza, że niewiarygodne, że główny korpus Pustki Boötes - odkładając tę rurkę - jest dosłownie pusty, w ogóle nie ma galaktyk ?

To wydaje się całkowicie niewiarygodne. Wydaje mi się, że naprawdę potrzebujemy astronoma zliczającego galaktyki, aby wyjaśnić naturę Pustki Boötes.

galaxy cosmology

— Fattie
źródło

An ADS szukaj na referatów na astronomicznych oraz słowami „Wolarza Void” w tytule zwraca tylko dwie prace w tym tysiącleciu, w 2001 i 2002 roku, a nawet te nie zgłaszają żadnych nowych danych, ale dane użytku od początku 1990 roku. Nie mogę znaleźć żadnych nowych odniesień do gęstości liczbowej galaktyk w szczególności w Pustce Boötesa, ale typowa wartość to około jednej dziesiątej średniej gęstości liczbowej we Wszechświecie.

Podejście teoretyczne

Wcześniej odpowiedziałem na podobne pytanie dotyczące liczby galaktyk w nadmiernej gęstości. Ta odpowiedź opiera się na anlytycznym dopasowaniu do (skalibrowanych obserwacyjnie) symulacji tworzenia halo galaktyk, dając tak zwaną funkcję masy halo , tj. Liczbę halo galaktyk na masę halo. Całkowita liczba galaktyk w objętości może być wyrażona jako gdzie jest średnią gęstość liczbowa galaktyk we Wszechświecie, a to gęstość względna w objętości. Jak napisałem w innej odpowiedzi, $N_\mathrm{gal}$ $V$

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}

$n_\mathrm{gal}$ to liczba, która zmusza cię do zdefiniowania niższego progu wielkości galaktyki. Powodem jest to, że im niżej się znajdujesz, tym jest ich więcej i nie ma formalnego progu określającego, jak dużą grupę gwiazd potrzebujesz, zanim nazwiesz ją galaktyką. Ale tak jak w drugiej odpowiedzi, dla celów tej dyskusji możemy użyć galaktyk wielkości Małej Chmury Magellana jako naszego dolnego minimum. W takim przypadku, z i , łączna liczba staje się

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 .

$N_\mathrm{gal,Böotes} = 0.17\,\mathrm{Mpc}^{-3} \, \times \, 236,\!000\,\mathrm{Mpc}^3 \, \times \, 0.1 \, \simeq \, 4000\,\mathrm{galaxies}.$ Jednostki gęstości liczbowej galaktyki

Sposób, w jaki piszę ten wynik, odpowiada również na twoje pytanie 3: Gęstości liczb galaktyk są prawie zawsze zapisywane w . W pracy teoretycznej / numerycznej często widzisz współczynnik przed jednostką. Jest to po prostu stała Hubble'a podzielona przez 100 (tj. dla ) , dzięki czemu ludzie mogą łatwiej porównywać wyniki bez znajomości dokładnej wartości . $\mathrm{Mpc}^{-3}$ $h^3$ $h=0.7$ $H_0 = 70\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$ $H_0$

Podejście obserwacyjne

Obserwacje Pustki Boötes są stare i wydaje się, że zostały przeprowadzone na teleskopach klasy 1m. Dlatego nie będą w stanie obserwować najmniejszych galaktyk. Oprócz specyfikacji teleskopu, pogody itp., Dokładny limit detekcji (pod względem wielkości granicznej ) zależy od tego, jak długo integrują się (tj. Eksponują). Bez szczegółowego zapoznania się ze starymi artykułami nie mogę powiedzieć, co to jest, ale typową wartością takich badań byłaby, w przybliżeniu, (jeśli ktoś ma bardziej realistyczną wartość niż to, edytuj). Oznacza to, że obiekty słabsze (tj. Większe wartości z powodu wstecznego układu astronomicznego) niż zostałyby pominięte. $m_\mathrm{lim}$ $m_\mathrm{lim} \sim 20$ $m=20$

Odległość do przestrzeni Bootes oznacza moduł odległości od , zatem minimalna bezwzględne jest który znajduje się gdzieś między małymi i Wielki Obłok Magellana. $\mu\sim37$

M_{l i m} = m_{l i m} - μ ≃ - 17,

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

Poniższy rysunek (z Wyder i wsp. 2005 ) pokazuje funkcję jasności Wszechświata lokalnego dla galaktyk wybranych UV. Oznacza to, że pokazuje gęstość liczbową galaktyk przy danej wielkości. Na przykład pokazuje (z zieloną linią przerywaną), że gęstość liczbowa (tutaj nazywana ) galaktyk o wielkościach wokół wynosi około . $\Phi$ $M=-17$ $10^{-2.5}\sim0.003\,\mathrm{Mpc}^{-3}\,\mathrm{mag}^{-1}$

Całkowanie ponad jasnościami od niewiele zmienia 0,003, ponieważ gęstość jaśniejszych galaktyk gwałtownie maleje. Otrzymuję 0,004, tj. Gęstość liczbowa galaktyk co najmniej tak jasnych jak wynosi , mniejszy niż wynik teoretyczny powyżej o 1,5 rzędu wielkości. Pomnożenie tego przez objętość i gęstość względną daje galaktyk, niedaleko od 60, które podajesz. $M=-17$ $M=-17$ $0.004\,\mathrm{Mpc}^{-3}$ $V$ $\delta$ $N_\mathrm{gal,Böotes} \simeq 100$

Podsumowując, liczba 60 wydaje się w przybliżeniu zgodna z oczekiwaniami obserwacyjnymi, ale teoretycznie spodziewalibyśmy się, że będzie o wiele więcej galaktyk (chociaż są one bardzo małe).

Lokalizacja galaktyk

Wykryli, że galaktyki wydają się leżeć w „rurze” rozciągającej się przez pustkę. Zasadniczo galaktyki i leżące poniżej pole masy ciemnej materii zwykle nie są równomiernie rozmieszczone, lecz tworzą węzły, arkusze i włókna oddzielone pustkami. Domyślam się, że ta „rura” jest takim żarnikiem. Poza tym włóknem pustka jest pusta, ale nie całkowicie pusta. Nadal będą galaktyki, choć niewiele i małe.

— pela
źródło

Czekaj - tbc 0.17 Mpc-3to rzeczywiście „typowa gęstość galaktyczna wszechświata” {na poziomie metrycznym „Małej Chmury Magellana”}, prawda? Dzięki za to!

— Fattie,

Jeszcze raz dziękuję za to. Jest genialny. Moje bezpośrednie pytanie: jestem oszołomiony liczbą „60”. Jeśli jest rzędu 4000 galaktyk „w Pustce Boötesa”, wydaje mi się nonsensowne, na wielu poziomach, że znaleziono „60” i rzeczywiście najwyraźniej te 60 znajdowały się „w rurze”. Jeśli interpretujemy „rurkę” jako rzeczywiście nadmierną gęstość wśród 4000 - coś jest mylone. {Lub, czy pomysł, że BV jest całkowicie pusty, z wyjątkiem 4000 w tubie ?} {Rzeczywiście, czy to prawda, że 60 jest w tubie, czy to jakiś błąd w drodze?}

— Fattie,

@JoeBlow: 0,17 Mpc obliczono na podstawie pewnych założeń, np. Parametrów kosmologicznych. Ograniczenia obserwacyjne dotyczące liczby są trudne, ponieważ wszystkie obserwacje badają tylko podzbiór galaktyk odpowiadający kryteriom wyboru. Ale powiedziałbym, że 0,17 to dobry szacunek.

^{- 3}

$^{-3}$

— pela

Ale ponieważ pustka jest tak daleko, nie będziesz w stanie zobaczyć tak małych galaktyk jak SMC, tylko jaśniejsze. O ile widzę, wykryte galaktyki faktycznie leżą w „rurze”. Prawdopodobnie jest to włókno rozciągające się przez pustkę, w którym znajdują się największe galaktyki, które są wówczas jedynymi, które możemy zobaczyć.

— pela

O ile widzę, wszystkie miejsca, które cytują „kilkaset miliardów galaktyk”, wskazują na ekstrapolację pełnego nieba liczby obserwacyjnej w małej plamie nieba Hubble'a. Ale ponieważ jest to ograniczone przez strumień, będzie brakowało najmniejszych galaktyk. W tym artykule omówiono dokładnie to - i stwierdzono, że biorąc pod uwagę galaktyki, których Hubble nie widzi, ich liczba może być bliższa .

10^{12}

$10^{12}$

— pela

Po pierwsze, zauważ, że rozkład galaktyk we wszechświecie nie jest jednolity. Nie tylko znajdują się one głównie wzdłuż włókien lub ścian, ale także ich gęstość jest różna.

Jak dotąd 60 galaktyk w Pustce Boötes odkryto 60 (do 2013 r. Http://asd.gsfc.nasa.gov/blueshift/index.php/2013/07/30/jasons-blog-next-stop-voids/ ) galaktyk a wszystkie znajdują się w kształcie rurki biegnącej przez pustkę. Jeśli mamy użyć przybliżonego szacunku około 1 galaktyki na 10 milionów lat świetlnych (4 razy dalej niż Andromeda), w Pustce Boötes powinno być około 2000 galaktyk. Dobry szacunek rzędu wielkości byłby taki, że gęstość galaktyki wynosi około 3% gęstości „typowego” regionu.

Tylko BTW. Jeśli przestrzeń 3D ma 250 jednostek, a co 10 jednostek jest kropka, zawiera około 20 000 kropek (a nie 2000). (Może to być rok 2000 w odpowiedzi odnosi się do „tylko tuba”.)

— Fattie

Zauważ, że link do posta na blogu (napisany w 2013 r.) Wydaje się po prostu zacytować starożytną, 20-letnią postać „60” z wikipedii; nieparzyste obliczenie „2000” również pochodzi z tego postu na blogu. Trudno uwierzyć, że więcej galaktyk nie zostało „odkrytych i policzonych” od 1997 roku .

— Fattie,