N'y a-t-il pas plus d'étoiles visibles à l'œil nu dans l'avion de la Voie lactée?

La plupart des étoiles visibles à l'œil nu se situent à moins de 1 000 années-lumière. Le Soleil est à l'intérieur du bras d'Orion qui a un diamètre d'environ 3 500 années-lumière. Ainsi, toutes les étoiles (à quelques exceptions près) que nous pouvons voir sans aide se trouvent à l'intérieur du bras d'Orion et devraient être réparties également dans toutes les directions. La structure de la galaxie est trop grande pour affecter la distribution des étoiles visibles.

Pourtant, nous voyons le disque de la Voie lactée. Que voyons-nous? La faible lumière des étoiles que nous ne pouvons pas distinguer individuellement? Ou la lumière des étoiles réfléchie par les nuages ​​de gaz? Et la densité des étoiles à l'œil nu n'est-elle pas vraiment plus élevée dans le plan de la Voie lactée? (Comme je vis dans une ville polluée par la lumière, je ne peux pas facilement le vérifier moi-même)

Vous pouvez en dire beaucoup sur la structure galactique en regardant simplement. Les ~ 5000 étoiles qui peuvent être vues à l'œil nu ont une distribution de distance à peu près "lognormale". Je montre ci-dessous des graphiques qui ont été générés à partir de la version la plus récente du catalogue de parallaxe Hipparcos. La figure 1 montre les résultats pour toutes les étoiles avec (c'est-à-dire des étoiles à l'œil nu très faibles). Le catalogue Hipparcos est presque complet pour ces étoiles, bien que certaines étoiles soient si éloignées que la distance est très incertaine - néanmoins, l'image générale devrait être correcte.$5.5<V<6.5$

La distance médiane est d'environ 440 années-lumière. Mais la prémisse de votre question est, je pense, que vous contestez que cela soit suffisamment loin pour que la distribution non sphérique des étoiles dans notre Galaxie devienne apparente. La réponse est en fait que c'est le cas, mais seulement juste. Le Soleil est très proche du plan du disque de notre Galaxie. La hauteur d'échelle des étoiles au-dessus de ce disque varie en fonction de l'âge et de la masse stellaires. Très approximativement, la hauteur de l'échelle exponentielle est de 300 à 500 années-lumière pour la plupart des étoiles de notre galaxie.

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En d'autres termes, la structure de la Galaxie n'est pas trop petite pour affecter la distribution des étoiles à l'œil nu.

Quand nous regardons la Voie lactée, nous voyons des millions d'étoiles non résolues qui sont en général encore plus éloignées. Les effets de la nature disque de la Galaxie deviennent plus apparents à mesure que l'on va sur de plus grandes distances. En particulier, aux hautes latitudes galactiques, il suffit de manquer d'étoiles et donc il n'y a pas de ciel uniformément éclairé - conduisant au paradoxe d'Olber, comme indiqué correctement dans une autre réponse. Mais aux basses latitudes, il y a suffisamment d'étoiles qu'en général, dans la résolution de nos yeux, il y a beaucoup d'étoiles dont la lumière somme pour fournir un stimulus visuel. Cette photo est interrompue par la poussière. La poussière dans la galaxie est encore plus concentrée vers l'avion que les étoiles. C'est pour cette raison qu'au-delà de quelques milliers d'années-lumière, la poussière joue un rôle majeur dans la formation des structures de la Voie lactée que nous pouvons voir, bloquant efficacement la lumière aux très basses latitudes galactiques.

Fig 1: Distribution de probabilité de la distance pour les étoiles à l'œil nu dans le catalogue Hipparcos

Fig 2: Distribution de probabilité de distance pour les étoiles à l'œil nu divisées en régions de latitude galactique basse et haute (c'est-à-dire vers et loin du plan galactique) .

MODIFICATION IMPORTANTE:

$V<6$$V<3$plus proche que les étoiles brillantes. Peut-être une médiane de 200 années-lumière contre 350 années-lumière. Ainsi, la hauteur d'échelle du disque galactique doit être suffisamment petite pour que la différence par rapport à la symétrie sphérique apparaisse déjà à ces types de distances.

Fig. 3: Graphique normalisé du nombre d'étoiles par unité de surface en fonction de la latitude galactique pour un échantillon d'étoiles brillantes et très brillantes. Notez la concentration vers le plan galactique .

NOUVELLE MODIFICATION: Vous pouvez même voir dans l'intrigue ci-dessus qu'il y a aussi une légère concentration vers les latitudes négatives; la densité de pic est d'environ -5 à -10 degrés dans les deux cas. C'est probablement parce que le Soleil est au-dessus du plan galactique à l'heure actuelle (bien que je me demande aussi si la poussière joue un rôle). Le Soleil est actuellement à 60 années-lumière au-dessus du plan et se dirige vers le haut (voir À quelle distance se trouve la Terre / le Soleil au-dessus / en dessous du plan galactique, et se dirige-t-il vers / loin de lui? ). La combinaison des résultats que j'ai montrés peut être suffisante pour conclure que le disque galactique a une "épaisseur caractéristique * pas plus de quelques centaines d'années-lumière, mais plus de 60 années-lumière!

Premièrement, la galaxie n'a qu'une épaisseur d' environ 1000 . Nous sommes assez proches du plan galactique, peut - être environ 65 ly "au-dessus" si nous appelons la direction dans laquelle nous nous éloignons de "vers le bas". Donc, en supposant que les objets visibles se trouvent tous dans un millier environ, nous pouvons supposer que nous devrions voir plus d'étoiles dans le plan qu'au-dessus et en dessous du plan, car il n'y a qu'environ 500% d'étoiles dans la galaxie au-dessus et en dessous.

Nous sommes peut-être à 25 kilomètres du centre galactique. Par conséquent, il y a environ 25 kly d'étoiles vers l'extérieur et 75 kly d'étoiles vers l'intérieur. Si nous pouvions tous les voir à l'œil nu, nous verrions plus d'étoiles d'un côté que de l'autre. Bien que la plupart des étoiles que nous voyons se situent à moins de 1 000, cela ne signifie pas que les étoiles dans cette région de visibilité sont uniformément réparties. Les étoiles sont plus rapprochées plus près du centre , ce qui implique que nous verrons plus d'un côté que de l'autre.

Je ne sais pas d'où vous vient l'idée que vous cherchez à confirmer que la densité des étoiles n'est pas plus élevée dans le plan galactique, car ce n'est pas vrai. La densité est plus grande vers le centre de la galaxie; et orthogonale au plan galactique, la densité diminue à mesure que vous vous en éloignez.

De plus, nous voyons bien plus que de simples points de lumière provenant d'autres étoiles. Nous voyons d'autres objets qui sont des agrégations d'étoiles - amas et galaxies comme Andromeda, le LMC et le SMC. Nous voyons des nébuleuses, des nuages ​​de gaz et de poussière. En fait, la poussière obscurcit même ce que nous pourrions voir autrement vers le centre galactique.

Alors, quand vous demandez "qu'est-ce que nous voyons?" la réponse est: beaucoup de choses. Parce qu'il y a plus de ce "truc" dans le plan de la galaxie, nous voyons la majorité de ce truc comme un anneau autour de nous. Parce qu'il y a plus de ce genre de choses vers le centre de la galaxie, nous voyons que l'anneau est plus brillant, plus complet, plus complexe et dominant d'un côté.

Ceci est connu comme le paradoxe d'Olbers . Une (à mon avis) une meilleure explication peut être trouvée ici .

Notez que ces liens répondent à la question de savoir pourquoi l'univers (pas la seule voie lactée) n'éclaire pas notre ciel nocturne. Maintenant, si l'univers (y compris la voie lactée) ne peut pas le faire, la voie lactée ne peut pas le faire par lui-même ...

Il n'y a tout simplement pas assez d'étoiles donnant suffisamment de lumière. La luminosité est réduite de façon quadratique par la distance. Cela compte très vite avec les distances astronomiques. Même pour les stars qui sont nos voisins.