Kann der Unterschied zwischen einem Stern und einer Galaxie, die Punktquellen sind, festgestellt werden?

Offensichtlich wäre ein Stern eine Punktquelle. Eine Galaxie sollte ein unregelmäßiger Fleck sein, wenn sie sich in der Nähe befindet, aber wenn sie weit entfernt ist, scheint es, dass auch eine Galaxie nur eine Punktquelle ist.

Angesichts der Tatsache, dass sowohl der Stern als auch die Galaxie nur als Punktquellen nachweisbar waren, können Astronomen sie mit Rotverschiebung auseinanderhalten? Mit einer anderen Methode?

Eine Folgefrage ...

Wie viel Prozent der Galaxien können wir in unserem Universum nur als Punktquellen erkennen?

Um Galaxien von Sternen zu unterscheiden, können Sie das Spektrum verwenden. In etwa haben Sterne ein schwarzkörperartiges Spektrum mit Merkmalen, die von der Absorption und Emission auf der Sichtlinie und in der Chromosphäre des Sterns abhängen.

Galaxien dagegen ein Spektrum, das aus Tonnen von Sternen zusammengesetzt ist. Das Spektrum wird zum Beispiel viel breiter sein (von kleineren bis zu größeren Wellenlängen), da die Spektren der Sterne unterschiedlich sind.

Schauen Sie sich an http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/spectra_astro_types.html , um einen schnellen Überblick über die Unterschiede zu erhalten.

Ich habe keine genaue Zahl über die Anzahl der Galaxien, die wir als Punktquelle sehen, aber die Antwort ist von Instrument zu Instrument sehr unterschiedlich. Wenn Sie versuchen, eine Galaxie mit Hilfe von Radioteleskopen in der Interferometrie zu beobachten, können Sie viel bessere Maßstäbe auflösen als ein erdbasiertes kleines sichtbares Teleskop usw.

cphyc beantwortet die Frage hervorragend: Spektroskopie ist die Antwort, obwohl - wie unten erläutert - Galaxien keine Punktquellen sind, die Morphologie von Sternen und Galaxien auch anders ist: Selbst elliptische Galaxien, die entlang einer ihrer Achsen beobachtet werden, sehen anders aus als Sterne. Obwohl beide rund sind, ist die Art und Weise, wie ihr Licht radial abfällt, unterschiedlich. Das Licht der Sterne nimmt ungefähr wie eine Normalverteilung von der Mitte nach außen ab (wobei ein zusätzliches Profil gefaltet ist, das vom Instrument abhängt), während das Oberflächenhelligkeitsprofil der Galaxien etwas komplizierter abnimmt (z. B. ein Sérsic-Profil ).

Wrt. der Bruchteil der Galaxien, die Punktquelle sind, ist die Antwort praktisch keine. Galaxien können fast immer aufgelöst werden, obwohl, wie cphyc auch richtig sagt, mit keinem Instrument. Radio- und Gammastrahlenteleskope haben eine sehr schlechte Auflösung, und bei diesen Wellenlängen können die Quellen normalerweise nur aufgelöst werden, wenn sie relativ nahe beieinander liegen. Aber bei optischen Wellenlängen sowie bei UV- und IR-Strahlung können Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop und sogar gute bodengestützte Teleskope ~ alle Galaxien auflösen, es sei denn, sie sind so klein, dass sie zu dunkel sind, um überhaupt gesehen zu werden.

Der Grund ist ein besonderes Merkmal des expandierenden Universums: Eine Galaxie wird immer kleiner aussehen, je weiter sie entfernt ist (wie im Alltag zu erwarten), aber nur bis zu einer gewissen Entfernung, wonach sie immer größer erscheint. Warum ist das so? Da sich das Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit bewegt, beobachten wir Galaxien wie früher - je weiter entfernt, desto länger ist es her. Und da in einem expandierenden Universum "vor langer Zeit" auch näher bedeutet, ist der Winkel, den eine Galaxie am Himmel überspannt, der Winkel, den sie beim Aussenden des Lichts überspannt , nicht der Winkel, den sie heute überspannt . Das heißt, sehr ferne Galaxien emittierten das Licht, das wir heute sehen, als sie so nah waren, dass sie einen großen Winkel überspannten.

Die genaue Beziehung zwischen Abstand und Raumwinkel einer Galaxie hängt von der Kosmologie ab (dh den Werten der Dichteparameter, der Hubble-Konstante usw.). Für die neuesten Planck-Messungen (2015) überbrückt eine Galaxie mit einem Durchmesser von 1 kpc (~ 3000 Lichtjahre) - was als kleine Galaxie betrachtet werden würde - einen Winkel, der durch diese Abbildung angegeben wird:

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

Leider macht dieser Effekt auch entfernte Galaxien schwieriger zu entdecken. Eine Galaxie strahlt nur so viel Licht aus, und wenn sie ihr Licht etwa über den doppelten Winkeldurchmesser verteilt, ist sie viermal weniger hell.

Das Problem bei der Beobachtung sehr ferner Galaxien ist also nicht, dass sie klein sind, sondern dass sie dunkel sind .

$-$$-$. Dieses Objekt ist eindeutig ein Stern und man kann es vor allem an den Beugungsspitzen erkennen. Sie sehen diese Beugungsspitzen nicht auf den Galaxien, auch nicht auf den Galaxien, bei denen es sich um winzige Punkte handelt. Dies ist eine relativ einfache Methode, um einen Stern visuell von einer Galaxie zu unterscheiden, wenn Sie ihn durch ein Teleskop betrachten, bei dem solche Beugungsspitzen zu erwarten sind.

Dies impliziert, dass Sterne und Galaxien visuell unterschiedlich aussehen, auch wenn sie beide winzige Flecken auf dem Bild sind. Es wird auch Unterschiede in der Art und Weise geben, wie sie auf weniger wahrnehmbare Weise aussehen. Dieses Konzept wird von einem von Astronomen häufig verwendeten Programm, SExtractor , genutzt, um ein Bild des Himmels zu erhalten und in der Lage zu sein, zwischen Sternen und Galaxien zu unterscheiden. Es nutzt diese kleinen Unterschiede zwischen der Art und Weise, wie Galaxien und Sterne in Bildern erscheinen, um herauszufinden, welche welche sind. Wenn Sie detailliertere Informationen zur Unterscheidung von Sternen und Galaxien in diesem Programm wünschen, werfen Sie einen Blick auf das veröffentlichte Dokument .