¿Cómo saben los científicos que hay alrededor de 300 mil millones de estrellas en una galaxia y alrededor de 100 mil millones de galaxias?

La forma en que funciona es la siguiente. Realizamos estudios detallados de estrellas en la vecindad solar. Esto establece la densidad local de las estrellas y la combinación de masas que poseen (llamada función de masa estelar). Comparamos eso con la función de masa de los cúmulos de estrellas y notamos que a primer orden parece invariante.

Luego podemos triangular el problema de varias maneras: podemos hacer un modelo para la densidad estelar de la galaxia, asumir que todo tiene la misma función de masa y, por lo tanto, obtener un número de estrellas. El modelo puede basarse en conversiones crudas de luz a masa, pero más a menudo se basaría en estudios profundos del cielo, ya sea estudios estrechos de haz de lápiz del HST o estudios más amplios como SDSS. La clave es poder contar estrellas. sino también estimar qué tan lejos están. Esto es muy incierto y se basa en algunas suposiciones sobre la simetría para cubrir regiones de nuestra galaxia que no podemos sondear.

Otro método es contar objetos brillantes que podrían actuar como trazadores de la población estelar subyacente (por ejemplo, gigantes rojas), comparar eso con el número de gigantes en nuestro lugar bien estudiado, y de esto extrapolar a un número total de estrellas, nuevamente confiando en argumentos de simetría para aquellas partes de la galaxia que están distantes u oscurecidas por el polvo.

Una tercera forma es preguntar cuántas estrellas han vivido y muerto para enriquecer el medio interestelar con elementos pesados ​​(también conocidos como metales). Por ejemplo, resulta que debe haber alrededor de mil millones de supernovas que colapsaron el núcleo para crear todo el oxígeno que vemos. Si asumimos que la función de masa es invariable con el tiempo y que las supernovas surgen de estrellas de más de 8 masas solares, entonces también sabemos cuántas estrellas de baja masa y larga vida nacieron con sus hermanas de gran masa y, por lo tanto, estimamos cuántas estrellas existen hoy. .

El número, ya sea 100 mil millones o 300 mil millones, no es más preciso que un factor de unos pocos, pero probablemente más preciso que un orden de magnitud. El problema principal es que las estrellas más comunes en la Galaxia son enanas M débiles, que aportan muy poca luz o masa a la Galaxia, por lo que realmente confiamos en una extrapolación de nuestro conocimiento local de estos objetos.

El problema del número de galaxias es más fácil, aunque el número está menos definido. Suponemos que a gran escala el universo es homogéneo e isótropo. Contamos cuántas galaxias podemos ver en un área en particular, las multiplicamos para cubrir todo el cielo. Luego, el número debe corregirse para galaxias débiles distantes que no se pueden ver. Lo difícil aquí es que estamos mirando hacia el pasado y es posible que la cantidad de galaxias no se conserve, ya sea a través de la evolución o las fusiones. Así que tenemos que tratar de llegar a una declaración como "hay n galaxias en el universo observable hoy que son más luminosas que L". Creo que este número es ciertamente solo una estimación de orden de magnitud.

Es cuestión de estadísticas.

Los científicos toman una pequeña cantidad del espacio (digamos 1 segundo de arco ). Lo miran detenidamente con potentes telescopios y cuentan todas las estrellas y galaxias que ven. Luego, extrapolan ese número al espacio visible total.

Por supuesto, pueden calcular varios puntos del espacio y hacer un recuento promedio.

Dado que el número se extrapola, es por eso que realmente no importa si son 100 mil millones o 300 mil millones de estrellas. El objetivo es tener un orden de magnitud como apunta Moriarty.