Wie viele Sterne gibt es in der Milchstraße und wie können wir das bestimmen?

Die Schätzungen, die ich gelesen habe, ähneln Ihren: 200 bis 400 Milliarden Sterne. Das Zählen der Sterne in der Galaxie ist von Natur aus schwierig, weil wir nicht alle sehen können.

Wir zählen die Sterne aber nicht wirklich. Das würde Ewigkeiten dauern: Stattdessen messen wir die Umlaufbahn der Sterne, die wir sehen können. Dadurch finden wir die Winkelgeschwindigkeit der Sterne und können die Masse der Milchstraße bestimmen.

Aber die Masse besteht nicht nur aus Sternen. Es ist auch Staub, Gas, Planeten, Volvos und vor allem: dunkle Materie . Indem wir den Drehimpuls und die Dichte von Sternen in anderen Galaxien beobachten, können wir abschätzen, wie viel der Masse unserer eigenen Galaxie aus dunkler Materie besteht. Diese Zahl liegt bei fast 90 %. Also ziehen wir das von der Masse ab, und der Rest sind Sterne (andere Objekte sind auf dieser Ebene mehr oder weniger unbedeutend).

Die Masse allein bringt uns aber nicht weiter. Wir müssen wissen, wie viel jeder Stern wiegt, und das ist sehr unterschiedlich. Also müssen wir verschiedene Arten von Sternen klassifizieren und herausfinden, wie viele von jeder um uns herum sind. Wir können diese Zahl extrapolieren und die Masse in die Anzahl der Sterne umwandeln.

Offensichtlich gibt es bei dieser Methode viele Fehler: Es ist schwierig, die Umlaufbahn von Sternen um das galaktische Zentrum zu messen, weil sie sich sehr, sehr langsam bewegen . Wir wissen also nicht genau, wie viel die Milchstraße wiegt, und herauszufinden, wie viel davon dunkle Materie ist, ist noch schlimmer. Wir können dunkle Materie nicht einmal sehen , und wir verstehen sie auch nicht wirklich. Die Konzentrationen verschiedener Klassen von Sternen zu extrapolieren ist ungenau, und bestenfalls können wir uns andere Galaxien ansehen, um zu bestätigen, dass die andere Seite der Milchstraße wahrscheinlich dieselbe ist wie diese. Multiplizieren Sie all diese Ungenauigkeiten miteinander und Sie erhalten eine Reichweite in der Größenordnung von 200 Milliarden.

Ich habe dies hinzugefügt, weil ich nicht denke, dass die akzeptierte Antwort sehr klar ist. Die Schätzung der Anzahl der Sterne in der Galaxie erfordert keine dynamischen Informationen für die Sterne, obwohl dies dann helfen kann, die Konsistenz eines beliebigen Galaxiemodells zu überprüfen.

Die Schätzung der Anzahl der Sterne in der Galaxie hängt hauptsächlich von zwei Dingen ab.

1. Wir schätzen die heutige Massenfunktion (das ist die Anzahl der Sterne, die pro Masseneinheit pro Volumeneinheit existieren) in der Sonnenumgebung .

2. Wir konstruieren ein Modell für die Gesamtdichteverteilung der Sterne in unserer Galaxie und nehmen an, dass diese von der gleichen Massenfunktion bestimmt wird.

Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Dunkler Materie ist fast völlig irrelevant, außer dass es hilfreich sein kann, selbstkonsistente Dichtemodelle der Galaxie zu konstruieren, die der Dynamik von Sternen entsprechen. Viel hilfreicher sind sehr detaillierte Sternzählungen, die in verschiedenen Richtungen durchgeführt werden, die gute Schätzungen für die Entfernungen der gezählten Sterne haben und die allgegenwärtige Verdunkelung durch Staub berücksichtigen können, die in fast allen Richtungen außer der geraden Richtung ein Problem darstellt aus dem Galaxy-Flugzeug. Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich herausstellt, dass die Sterne, die die galaktische Bevölkerung dominieren, sehr schwache Sterne von ungefähr sind$0.25M_{\odot}$. Diese können nicht über ein paar hundert Prozent hinaus gesehen werden, daher sind Schätzungen der Sternzahlen eine gewaltige Extrapolation , basierend auf dem, was wir in einem sehr kleinen Volumen um die Sonne beobachten. Wir sind entscheidend auf die Annahme angewiesen, dass die massearme Sternmassenfunktion unveränderlich ist – dies ist sehr schwer zu testen, aber bisher wurden die meisten Tests bestanden.