Finde ich in einer zufälligen Richtung eher eine Zwerg- oder eine Riesengalaxie?

Zunächst ein paar Haftungsausschlüsse:

  • Mein Titel erklärt die Idee meiner Frage, aber ich werde sie etwas anders stellen, um sie weniger subjektiv zu machen.
  • Dies endet im Stil einer Hausaufgabenübung (und ich habe es als solche gekennzeichnet), aber es ist tatsächlich durch ein Problem auf Forschungsebene motiviert.

Damit das aus dem Weg geräumt ist, sollte ich vielleicht meine Frage genau formulieren ( das ist das tl; dr ):

Wenn ich zufällig eine Sichtlinie am Himmel wähle, welche Galaxien-Sternmasse teilt die Menge aller Galaxien in zwei Populationen, so dass ich die gleiche Chance habe, dass meine Sichtlinie eine Galaxie aus jeder Population schneidet?

  • Dies ist etwas besser gestellt als im Titel der Frage, nur weil der Versuch, eine Grenze zwischen Zwergen und Riesen zu ziehen, etwas willkürlich ist. Stattdessen frage ich, wo Sie die Linie ziehen, sodass es gleich wahrscheinlich ist, eine Galaxie auf beiden Seiten der Linie zu treffen.
  • Die Absicht ist, dass nicht nur die Anzahldichte von Galaxien eine Rolle spielt, sondern auch ihre Größe, die auf beliebige vernünftige Weise (konsistent für alle Galaxien) definiert werden kann. Es gibt viel mehr kleine Galaxien da draußen, aber sie sind auch kleiner als große Galaxien, also welche treffe ich eher?
  • Die Antwort muss nicht unbedingt in Sternmasse liegen, jede einigermaßen äquivalente Menge (andere Massen, Leuchtkräfte usw.) ist gut genug.
  • Offensichtlich ist die Milchstraße die wahrscheinlichste Galaxie, die Sie treffen werden, und es wird andere Verzerrungen durch die Nahfeldstruktur geben. Ich interessiere mich mehr für mindestens mäßig entfernte Objekte, daher stelle ich diese Frage aus der Sicht eines zufällig im Kosmos platzierten Beobachters - daher sollte das Argument auf über große Volumina gemittelten Zahlendichten usw.
  • Ich interessiere mich für die Berücksichtigung der Rotverschiebungsentwicklung relevanter Größen. Galaxien zu frühen Zeiten sind im Durchschnitt kleiner. Der Abstand des Winkeldurchmessers beginnt bei einer höheren Rotverschiebung eine Rolle zu spielen (und es gibt viel Volumen da draußen!).
  • Die Verwendung von Skalierungsbeziehungen, um zwischen verschiedenen Massen, Größen usw. hin und her zu wechseln, ist in Ordnung.

Zum Schluss noch ein paar Hintergrundinformationen, warum mich die Frage interessiert. Beim Kaffee kamen ein Kollege und ich über DLA-Systeme ins Gespräch. Diese treten auf, wenn ein Quasar (helle Punktquelle) eine Galaxie im Vordergrund hat, so dass man ein Absorptionsspektrum des Galaxiengasgehalts misst. Die Galaxie, die die Absorption durchführt, ist normalerweise ansonsten nicht nachweisbar, weil sie (1) intrinsisch schwach ist und (2) einen hupenden hellen Quasar direkt darüber im Bild hat. Quasare sind mehr oder weniger zufällig über den Himmel verstreut, also stellt sich die Frage, ob ich im Durchschnitt eher das Absorptionsspektrum einer großen oder einer kleinen Galaxie messe? Eine noch interessantere Antwort würde also den Querschnitt von Galaxien verwenden, der eine ausreichend hohe Gassäulendichte hat, um ein DLA-System anstelle eines anderen Größenmaßes zu erzeugen. Wenn jemand das schafft, kannst du von mir ein Upvote + Akzeptieren + großzügiges Kopfgeld erwarten :)

Versuchen Sie, dies hier an Randall Munroe zu senden. Er beantwortet bizarre Fragen und ist gut darin, nach Informationen zu graben.
Ausgezeichnete Frage! Ich wünschte, ich hätte die Zeit, nach der Antwort zu graben, ich denke, es ist möglich und könnte ein lustiges Problem sein, es zu lösen. Aber zeitaufwändig.
Ont Sache ist jedoch unklar. Quasare sind mehr oder weniger zufällig über den Himmel verteilt, aber nicht in Rotverschiebungen - sie sind viel häufiger bei Rotverschiebungen 2-4 als bei höheren oder niedrigeren Rotverschiebungen, IIRC. Meinen Sie also eine zufällige Sichtlinie oder eine Sichtlinie zu einem zufälligen Quasar?
@Thriveth beginne gerne mit einer zufälligen Linie, aber das Hinzufügen der Quasarverteilung wäre auch interessant!

Antworten (2)

Die typische Galaxie ist klein.

Die Argumentation (die nicht meine eigene ist) lautet wie folgt:

Die Verteilung der Leuchtkraft der Galaxien ist durch die Leuchtkraftfunktion gegeben ϕ ( L ) . Unter der Annahme einer Beziehung zwischen den Leuchtstärken und Größen R L 0,4 ( Holmberg 1975 ) kann dies in eine Größenverteilung übersetzt werden ϕ ( R ) . Durch Maximieren wird dann die typische Größe eines Absorbers gefunden R 2 ϕ ( R ) (Quadriert, da Fläche Radius 2 ). Seit ϕ ist auch eine Funktion der Rotverschiebung, Sie haben Ihre Rotverschiebungsabhängigkeit.

Moet al. (2010) diskutieren in Sec. 16.5.4 über Absorbergrößen im Lyman a Wald (was zeigt, dass typische LAF-Absorber viel größer sind als einzelne Galaxien). Eine Online-Version finden Sie hier .

Fynboet al. (1999) diskutieren dies in Bezug auf gedämpfte Lyman-α-Absorber.

Beachten Sie, dass das Modell ziemlich einfach ist und dass es einige Einschränkungen gibt. Beispielsweise wird die Holmberg-Relation lokal bestimmt, nicht bei hoher Rotverschiebung. Aber es gibt Hinweise darauf, dass dies auch bei höherer Rotverschiebung gilt (ich kann wahrscheinlich Referenzen dafür ausgraben, wenn Sie möchten). Auch die schwache Endsteigung a des LF ist bei hohem z schlecht bestimmt, was zu Unsicherheiten führt. Ihr Ergebnis ist ziemlich empfindlich a (für a 2 , das Maximum divergiert). Schließlich sind Galaxien keine perfekten Kugeln, ϕ darf nicht durch eine Schechter-Funktion usw. usw. gegeben sein.

Im einfachsten Fall ist die Wahrscheinlichkeit, eine Zwerggalaxie (D) oder eine Riesengalaxie (G) zu finden, unter der Annahme homogener Verteilungen direkt proportional zu ihrer relativen Häufigkeit. Wenn es beispielsweise 10-mal mehr Ds als Gs gibt, dann sind die Wahrscheinlichkeiten 10/11 für Ds und 1/11 für Gs in jeder zufälligen Richtung. Wenn die Verteilung nicht homogen ist, müssen Sie Sektoren finden, die "fast" homogen sind, die relative Häufigkeit von Ds und Gs in dem Sektor finden und wie oben berechnen. Dies gilt nur in Richtung des ausgewählten Sektors. Wiederholen Sie das Obige für andere interessante Sektoren.

Dies ist sozusagen der Punkt meines vorletzten Aufzählungspunkts - die Rotverschiebungsentwicklung aller relevanten Größen.
Warum wird die Wahrscheinlichkeit nicht zusätzlich zur relativen Häufigkeit auch auf der relativen Größe basieren?