La différence entre une étoile et une galaxie qui sont des sources ponctuelles peut-elle être détectée?

De toute évidence, une étoile serait une source ponctuelle. Une galaxie devrait être une goutte irrégulière si elle est proche, mais si elle est éloignée, il semblerait qu'une galaxie ne soit également qu'une source ponctuelle.

Étant donné que l'étoile et la galaxie n'étaient détectables que comme sources ponctuelles, les astronomes peuvent-ils les différencier avec le décalage vers le rouge? Par une autre méthode?

Une question de suivi ...

Quel pourcentage de galaxies si notre univers ne peut-on détecter que comme sources ponctuelles?

Pour distinguer les galaxies des étoiles, vous pouvez utiliser le spectre. En gros, les étoiles ont un spectre semblable à un corps noir avec des caractéristiques dépendant de l'absorption et de l'émission sur la ligne de visée et dans la chromosphère de l'étoile.

Galaxies d'autre part d'un spectre qui est le composite de tonnes d'étoiles. Le spectre sera par exemple beaucoup plus large (allant des longueurs d'onde plus petites aux plus grandes) en raison de la diversité des spectres des étoiles.

Jetez un œil à http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/spectra_astro_types.html si vous voulez un aperçu rapide des différences.

Je n'ai pas de chiffre précis sur le nombre de galaxies que nous voyons comme source ponctuelle, mais la réponse varie considérablement d'un instrument à l'autre. Si vous essayez d'observer une galaxie à l'aide de radiotélescopes en interférométrie, vous pouvez résoudre des échelles bien meilleures qu'un petit télescope visible basé sur la Terre, etc.

Cphyc répond parfaitement à la question: la spectroscopie est la réponse, bien que - comme expliqué ci-dessous - les galaxies ne soient pas des sources ponctuelles, la morphologie des étoiles et des galaxies est également différente: même les galaxies elliptiques observées le long de l'un de leurs axes semblent différentes des étoiles. Bien que les deux soient ronds, la façon dont leur lumière tombe radialement est différente; la lumière des étoiles diminue à peu près comme une distribution normale du centre vers l'extérieur (avec un certain profil supplémentaire plié en fonction de l'instrument), tandis que le profil de luminosité de surface des galaxies diminue d'une manière un peu plus compliquée (par exemple un profil Sérsic ).

Wrt. la fraction des galaxies qui sont source ponctuelle, la réponse est pratiquement aucune. Les galaxies peuvent presque toujours être résolues bien que, comme le dit aussi correctement cphyc, pas avec aucun instrument. Les radiotélescopes et les télescopes à rayons gamma ont une très mauvaise résolution, et à ces longueurs d'onde, les sources ne peuvent généralement pas être résolues à moins qu'elles ne soient relativement proches. Mais aux longueurs d'onde optiques, ainsi qu'aux UV et IR, des télescopes comme le télescope spatial Hubble et même de bons télescopes au sol peuvent résoudre ~ toutes les galaxies, à moins qu'elles ne soient si petites qu'elles soient trop faibles pour être vues de toute façon.

La raison en est une caractéristique assez particulière de l'Univers en expansion: une galaxie semblera de plus en plus petite, plus elle est éloignée (comme prévu de la vie quotidienne), mais seulement à une certaine distance, après quoi elles apparaîtront de plus en plus grandes. Pourquoi cela est-il ainsi? Parce que la lumière se déplace avec une vitesse finie, nous observons les galaxies telles qu'elles étaient dans le passé - plus il y a de temps, plus il y a de temps. Et comme dans un univers en expansion, "il y a longtemps" signifie également plus proche, l'angle qu'une galaxie s'étend sur le ciel est l'angle qu'elle a parcouru lorsqu'elle a émis la lumière, pas l'angle qu'elle couvre aujourd'hui . C'est-à-dire que des galaxies très éloignées ont émis la lumière que nous voyons aujourd'hui quand elles étaient si proches qu'elles s'étalaient sur un grand angle.

La relation exacte entre la distance et l'angle solide d'une galaxie dépend de la cosmologie (c'est-à-dire les valeurs des paramètres de densité, la constante de Hubble, etc.). Pour les dernières mesures de Planck (2015) , une galaxie de 1 kpc (~ 3000 années-lumière) de diamètre - qui serait considérée comme une petite galaxie - couvre un angle donné par cette figure:

$0.6\pm0.3\,\mathrm{kpc}$

Malheureusement, cet effet rend également les galaxies éloignées plus difficiles à détecter. Une galaxie n'émet que tant de lumière, donc la distribution de sa lumière sur, disons, deux fois le diamètre angulaire, la rend quatre fois moins lumineuse.

Ainsi, le problème de l'observation de galaxies très éloignées n'est pas qu'elles sont petites, mais qu'elles sont sombres .

$-$$-$. Cet objet est clairement une étoile et vous pouvez le voir principalement à cause des pointes de diffraction. Vous ne voyez pas ces pointes de diffraction sur les galaxies, même les galaxies qui sont de minuscules repères. C'est un moyen relativement facile de distinguer visuellement une étoile d'une galaxie lorsque vous la regardez à travers un télescope où de tels pics de diffraction devraient se produire.

Cela implique que visuellement, les étoiles et les galaxies sont différentes, même si elles sont toutes les deux de minuscules taches sur l'image. Il y aura également des différences dans leur apparence de manière moins perceptible. Ce concept est capitalisé par un programme largement utilisé par les astronomes, SExtractor , conçu pour donner une image du ciel et pouvoir différencier les étoiles des galaxies. Il utilise ces petites différences entre la façon dont les galaxies et les étoiles apparaissent dans les images pour déterminer laquelle est laquelle. Si vous souhaitez des informations plus détaillées sur la façon dont ce programme distingue les étoiles des galaxies, jetez un œil à leur article publié .