Non ci sono più stelle a occhio nudo nell'aereo della Via Lattea?

La maggior parte delle stelle visibili ad occhio nudo si trovano entro 1.000 anni luce. Il Sole è all'interno del braccio di Orione che ha un diametro di circa 3.500 anni luce. Pertanto, tutte le stelle (con pochissime eccezioni) che possiamo vedere senza aiuto sono all'interno del braccio di Orione e dovrebbero essere equamente distribuite in tutte le direzioni. La struttura della galassia è troppo grande per influenzare la distribuzione delle stelle visibili.

Tuttavia, vediamo il disco della Via Lattea. Cosa vediamo? La fioca luce delle stelle che non possiamo distinguere individualmente? O la luce delle stelle riflessa dalle nuvole di gas? E la densità delle stelle a occhio nudo non è davvero più alta nel piano della Via Lattea? (Dal momento che vivo in una città inquinata dalla luce non posso facilmente verificarlo da solo)

Puoi dire molto sulla struttura galattica semplicemente guardando. Le ~ 5000 stelle che si possono vedere ad occhio nudo hanno una distribuzione approssimativamente "lognormale" della distanza. Di seguito mostro i grafici che sono stati generati dalla versione più recente del catalogo di parallasse Hipparcos. La Fig.1 mostra i risultati per tutte le stelle con (ovvero stelle ad occhio nudo molto deboli). Il catalogo di Hipparcos è quasi completo per queste stelle, anche se alcune stelle sono così lontane che la distanza è altamente incerta - tuttavia, il quadro generale dovrebbe essere ok.$5.5<V<6.5$

La distanza mediana è di circa 440 anni luce. Ma la premessa della tua domanda è, penso, che tu contesti che questo sia abbastanza lontano per far sì che la distribuzione non sferica di stelle nella nostra Galassia diventi evidente. La risposta è in realtà che lo è, ma solo solo. Il sole è molto vicino al piano del disco della nostra galassia. L'altezza della scala delle stelle sopra questo disco varia a seconda dell'età e della massa stellare. Molto approssimativamente, l'altezza della scala esponenziale è di 300-500 anni luce per la maggior parte delle stelle nella nostra Galassia.

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In altre parole, la struttura della Galassia non è troppo piccola per influenzare la distribuzione delle stelle ad occhio nudo.

Quando osserviamo la Via Lattea, vediamo milioni di stelle irrisolte che sono in generale ancora più distanti. Gli effetti della natura simile a un disco della Galassia diventano più evidenti man mano che si percorrono distanze maggiori. In particolare, alle alte latitudini galattiche si esauriscono semplicemente le stelle e quindi non esiste un cielo uniformemente illuminato - che porta al paradosso di Olber, come correttamente affermato in un'altra risposta. Ma a basse latitudini, ci sono stelle sufficienti che in generale, nella risoluzione dei nostri occhi, ci sono molte stelle la cui luce si somma per fornire uno stimolo visivo. Questa immagine è interrotta dalla polvere. La polvere nella Galassia è ancora più concentrata verso l'aereo rispetto alle stelle. È per questo motivo che oltre alcune migliaia di anni luce, la polvere gioca un ruolo importante nel modellare le strutture della Via Lattea che possiamo vedere, bloccando efficacemente la luce a latitudini galattiche molto basse.

Fig 1: distribuzione della probabilità della distanza per le stelle ad occhio nudo nel catalogo di Hipparcos

Fig. 2: distribuzione della probabilità della distanza per le stelle ad occhio nudo divise in regioni di latitudine galattica bassa e alta (cioè verso e lontano dal piano galattico) .

MODIFICA IMPORTANTE:

$V<6$$V<3$più vicino delle stelle luminose. Forse una mediana di 200 anni luce contro 350 anni luce. Quindi l'altezza della scala del disco galattico deve essere abbastanza piccola da far apparire la differenza dalla simmetria sferica a questo tipo di distanze.

Fig. 3: grafico normalizzato del numero di stelle per unità di area rispetto alla latitudine galattica per un campione di stelle luminose e molto luminose. Nota la concentrazione verso il piano galattico .

ULTERIORI MODIFICHE: puoi anche vedere dalla trama sopra che c'è anche una leggera concentrazione verso le latitudini negative; la densità di picco è compresa tra -5 e -10 gradi in entrambi i casi. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che il Sole è attualmente al di sopra del piano galattico (anche se mi chiedo anche se la polvere abbia un ruolo). Il Sole è attualmente a 60 anni luce sopra il piano e si dirige verso l'alto (vedi Quanto è distante la Terra / Sole sopra / sotto il piano galattico e si sta dirigendo verso / lontano da esso? ). La combinazione dei risultati che ho mostrato può essere sufficiente per concludere che il disco galattico ha uno "spessore caratteristico * non più di qualche centinaio di anni luce, ma più di 60 anni luce!

Innanzitutto, la galassia ha uno spessore di circa 1000 volte . Siamo abbastanza vicini al piano galattico, forse circa 65 "sopra" se chiamiamo la direzione da cui ci stiamo allontanando da "giù". Quindi, supponendo che gli oggetti visibili siano tutti entro circa 1000ly, possiamo supporre che dovremmo vedere più stelle nel piano che sopra e sotto il piano, poiché nella galassia ci sono solo circa 500ly di stelle sopra e sotto.

Siamo forse a 25 chilometri dal centro galattico. Pertanto ci sono circa 25kly di stelle verso l'esterno e 75kly di stelle verso l'interno. Se potessimo vederli tutti ad occhio nudo, vedremmo più stelle da una parte rispetto all'altra. Mentre molte delle stelle che vediamo sono entro 1000, ciò non significa che le stelle all'interno di questa regione di visibilità siano distribuite uniformemente. Le stelle sono più vicine tra loro più vicine al centro , il che implica che vedremo più da una parte che dall'altra.

Non so da dove prendi l'idea che cerchi la conferma per cui la densità delle stelle non è più alta sul piano galattico, perché non è vera. La densità è maggiore verso il centro della galassia; e ortogonale al piano galattico, la densità diminuisce man mano che ci si allontana da esso.

Inoltre, vediamo molto più che semplici punti di luce di altre stelle. Vediamo altri oggetti che sono aggregazioni di stelle: ammassi e galassie come Andromeda, LMC e SMC. Vediamo nebulose, nuvole di gas e polvere. In effetti, la polvere oscura persino ciò che altrimenti potremmo vedere verso il centro galattico.

Quindi quando chiedi "cosa vediamo?" la risposta è: molte cose. Poiché c'è più di quella "roba" nel piano della galassia, vediamo la maggior parte di quella roba come un anello intorno a noi. Poiché c'è più di quella roba verso il centro della galassia, vediamo che l'anello è più luminoso, più pieno, più complesso e dominante da un lato.

Questo è noto come il paradosso di Olbers . Una (a mio avviso) migliore spiegazione può essere trovata qui .

Si noti che questi collegamenti rispondono alla domanda sul perché l'universo (non solo la via lattea) non stia infiammando il nostro cielo notturno. Ora se l'universo (compresa la Via Lattea) non può farlo, la Via Lattea non può farlo da sola ...

Non ci sono abbastanza stelle che danno abbastanza luce. La luminosità è ridotta quadraticamente dalla distanza. Ciò conta molto rapidamente con le distanze astronomiche. Anche per le stelle che sono i nostri vicini.