¿No hay más estrellas visibles a simple vista en el avión de la Vía Láctea?

La mayoría de las estrellas que son visibles a simple vista están dentro de los 1,000 años luz. El Sol está dentro del brazo de Orión, que tiene un diámetro de unos 3.500 años luz. Por lo tanto, todas las estrellas (con muy pocas excepciones) que podemos ver sin ayuda están dentro del brazo de Orión y deben distribuirse por igual en todas las direcciones. La estructura de la galaxia es demasiado grande para afectar la distribución de las estrellas visibles.

Aún así, vemos el disco de la Vía Láctea. ¿Qué es lo que vemos? ¿La tenue luz de las estrellas que no podemos distinguir individualmente? ¿O la luz de las estrellas reflejada por las nubes de gas? ¿Y la densidad de las estrellas a simple vista no es realmente mayor en el plano de la Vía Láctea? (Como vivo en una ciudad contaminada por la luz, no puedo comprobarlo fácilmente)

Puedes decir mucho sobre la estructura galáctica con solo mirar. Las ~ 5000 estrellas que se pueden ver a simple vista tienen una distribución de distancia aproximadamente "lognormal". Muestro las parcelas a continuación que se generaron a partir de la versión más reciente del catálogo de paralaje Hipparcos. La figura 1 muestra los resultados para todas las estrellas con (es decir, estrellas muy débiles a simple vista). El catálogo de Hipparcos está casi completo para estas estrellas, aunque algunas estrellas están tan lejos que la distancia es muy incierta; sin embargo, la imagen general debería estar bien.$5.5<V<6.5$

La distancia media es de unos 440 años luz. Pero la premisa de su pregunta es, creo, que usted discute que esto es lo suficientemente lejos como para que la distribución no esférica de las estrellas en nuestra galaxia se haga evidente. La respuesta es en realidad que es así, pero solo es así. El Sol está muy cerca del plano del disco de nuestra galaxia. La altura de la escala de las estrellas sobre este disco varía según la edad estelar y la masa. Muy aproximadamente, la altura de la escala exponencial es de 300-500 años luz para la mayoría de las estrellas en nuestra galaxia.

Esto es lo suficientemente pequeño como para que si observamos la demografía de las estrellas en dos regiones de latitud galáctica , vemos una diferencia. La figura 2 a continuación muestra estrellas con a bajas latitudes galácticas (dentro de 15 grados del plano en verde) y más de 45 grados desde el plano (en azul). Hay una diferencia clara y significativa. Se pueden ver más estrellas a mayores distancias hacia el plano, traicionando la naturaleza no esféricamente simétrica de las estrellas en nuestra galaxia.$5.5<V<6.5$

En otras palabras, la estructura de la galaxia no es demasiado pequeña para afectar la distribución de las estrellas a simple vista.

Cuando miramos la Vía Láctea, vemos millones de estrellas sin resolver que, en general, están aún más distantes. Los efectos de la naturaleza de disco de la galaxia se hacen más evidentes a medida que uno va a mayores distancias. En particular, en las altas latitudes galácticas, uno simplemente se queda sin estrellas y, por lo tanto, no hay un cielo uniformemente iluminado, lo que lleva a la paradoja de Olber, como se afirma correctamente en otra respuesta. Pero en latitudes bajas, hay suficientes estrellas que, en general, dentro de la resolución de nuestros ojos, hay muchas estrellas cuya luz suma para proporcionar un estímulo visual. Esta imagen es interrumpida por el polvo.. El polvo en la galaxia está aún más concentrado hacia el avión que las estrellas. Es por esta razón que más allá de unos pocos miles de años luz, el polvo juega un papel importante en la configuración de las estructuras de la Vía Láctea que podemos ver, bloqueando efectivamente la luz en latitudes galácticas muy bajas.

Fig. 1: Distribución de probabilidad de distancia para estrellas a simple vista en el catálogo de Hipparcos

Fig. 2: Distribución de probabilidad de distancia para estrellas a simple vista divididas en regiones de latitud galáctica baja y alta (es decir, hacia y lejos del plano galáctico) .

EDICION IMPORTANTE:

Después de que la respuesta fue aceptada, revisé un poco. Dividí la muestra de Hipparcos en brillante ( , 5000 estrellas) y muy brillante ( , 173 estrellas) y observé la distribución de estrellas por unidad de área en el cielo en función de la latitud galáctica (Fig. 3) . Los resultados se muestran a continuación y más obviamente hacen el punto. Resulta que la asimetría entre dentro y fuera del avión se ve claramente, incluso en la muestra más brillante. La razón es que las estrellas muy brillantes no están mucho más cerca que las estrellas brillantes. Quizás una mediana de 200 años luz frente a 350 años luz. Por lo tanto, la altura de la escala del disco galáctico debe ser lo suficientemente pequeña como para que la diferencia con la simetría esférica ya sea aparente en este tipo de distancias.V < $V<6$$V<3$

Fig. 3: Gráfico normalizado del número de estrellas por unidad de área versus latitud galáctica para una muestra de estrellas brillantes y muy brillantes. Tenga en cuenta la concentración hacia el plano galáctico .

EDICIÓN ADICIONAL: Incluso puede ver en la gráfica anterior que también hay una ligera concentración hacia las latitudes negativas; La densidad máxima es de alrededor de -5 a -10 grados en ambos casos. Esto es probable porque el Sol está por encima del plano galáctico en la actualidad (aunque también me pregunto si el polvo juega un papel). El Sol está actualmente a 60 años luz sobre el plano y se dirige hacia arriba (ver ¿Qué tan lejos está la Tierra / Sol sobre / debajo del plano galáctico, y se dirige hacia / lejos de él? ). La combinación de los resultados que he mostrado puede ser suficiente para concluir que el disco galáctico tiene un "grosor característico * ¡no más de unos pocos cientos de años luz, sino más de 60 años luz!

En primer lugar, la galaxia solo tiene un grosor de aproximadamente 1000 . Estamos bastante cerca del plano galáctico, tal vez alrededor de 65 'arriba' si llamamos a la dirección en la que nos estamos alejando 'abajo'. Entonces, suponiendo que todos los objetos visibles se encuentren dentro de aproximadamente 1000, podemos suponer que deberíamos ver más estrellas en el plano que arriba y debajo del plano, ya que solo hay alrededor de 500 millones de estrellas en la galaxia arriba y abajo.

Quizás estamos a 25 kilómetros del centro galáctico. Por lo tanto, hay aproximadamente 25kly de estrellas hacia afuera y 75kly de estrellas hacia adentro. Si pudiéramos verlos a simple vista, veríamos más estrellas a un lado que al otro. Si bien muchas de las estrellas que vemos están dentro de 1000, eso no significa que las estrellas dentro de esta región de visibilidad estén distribuidas uniformemente. Las estrellas están más juntas cerca del centro , lo que implica que veremos más hacia un lado que hacia el otro.

No sé de dónde sacas la idea de que buscas confirmación de que la densidad de las estrellas no es mayor en el plano galáctico, porque no es cierto. La densidad es mayor hacia el centro de la galaxia; y ortogonal al plano galáctico, la densidad disminuye a medida que te alejas de él.

Además, vemos mucho más que simples puntos de luz de otras estrellas. Vemos otros objetos que son agregaciones de estrellas: cúmulos y galaxias como Andromeda, LMC y SMC. Vemos nebulosas, nubes de gas y polvo. De hecho, el polvo incluso oscurece lo que de otro modo podríamos ver hacia el centro galáctico.

Entonces, cuando preguntas '¿qué es lo que vemos?' La respuesta es: muchas cosas. Debido a que hay más de esas 'cosas' en el plano de la galaxia, vemos la mayoría de esas cosas como un anillo a nuestro alrededor. Debido a que hay más de esas cosas hacia el centro de la galaxia, vemos que el anillo es más brillante, más completo, más complejo y dominante en un lado.

Esto se conoce como la paradoja de Olbers . Una (en mi opinión) mejor explicación se puede encontrar aquí .

Tenga en cuenta que estos enlaces responden a la pregunta de por qué el universo (no solo la Vía Láctea) no está iluminando nuestro cielo nocturno. Ahora bien, si el universo (incluida la vía láctea) no puede hacerlo, la vía láctea no puede hacerlo por sí solo ...

Simplemente no hay suficientes estrellas dando suficiente luz. El brillo se reduce cuadráticamente por la distancia. Eso cuenta muy rápidamente con distancias astronómicas. Incluso para las estrellas que son nuestros vecinos.