これまでの銀河の写真はどのように入手できますか？

これに対する可能な答えは、銀河から放出された光が地球まで何十億マイルも進み、そこでハッブル宇宙望遠鏡がセンサーを通してこの光を受け取り、銀河の画像を構築することができたということです。

しかし、これが真実であり、銀河が何十億マイルも離れている場合、銀河から放出された光の粒子はあちこちに散らばるべきではないでしょうか？結局のところ、彼らは何百万年も旅を続けており、おそらく小惑星や他の異物と衝突したでしょう。光子の約95％が実際に地球に到達し、非常に詳細な画像が得られる可能性はどの程度でしたか。

地球からの距離が1.492×10 ^ 19マイルのアンドロメダ銀河について考えてみましょう。銀河から放出された光がすべての方向に進行する場合、下の写真から明らかなように、銀河全体をマッピングすることができるのはどうですか？

光子は他の物体にぶつかり、「地球に到達したことはない」ので、銀河の半分が欠落しているのを好まないでしょうか

常にではありませんが、数百万から数十億光年離れた銀河からの光が宇宙を通過して私たちに届くのには、次の2つの理由があります。

1. まず、銀河間媒体（IGM）は非常に希薄です。そこにある粒子の数密度は、オーダー、または海面の空気よりもおよそ26桁低い！つまり、アンドロメダから天の川までの断面積が管を考えると、およそ1マイクログラムの物質が含まれることになります（因子を捕まえたRob Jeffriesに感謝します）エラー）。$n\sim10^{-7}\,\mathrm{cm}^{-3}$ 10 $1\,\mathrm{cm}^{2}$$10^6$

2. 第二に、たとえ光子が原子に近づいたとしても、そのエネルギーが原子内の遷移と密接に一致する場合にのみ吸収されます。ほとんどの原子はイオン化されているため（代わりにプラズマと呼ばれるべきですが、天文学では区別されないことが多いため）、光子を吸収する電子はありません。光子はトムソン散乱を介して自由電子と相互作用する可能性が高くなりますが、トムソン断面積は非常に小さいため、ビッグバン以来ほぼ宇宙を旅してきたCMB光子は、途中で電子と相互作用したのは約5％だけです。$(\sim10^{-24}\,\mathrm{cm}^{2})$

言い換えると、透過光の量は2つの要因に依存します。1）視線に沿った物質の量、2）光を吸収する物質の能力。IGMでは、両方とも非常に小さいです。光が銀河内の恒星間媒体（ISM）に入ると、光を吸収できる原子を含むより濃い雲に遭遇する場合があります。しかし、通常（常にではありませんが）通常、「高密度」は地球の大気と比較して非常に希薄です。

一般に、光のビームが粒子の領域を横断し、それぞれが断面（たとえばcmで測定）を持ち、ビームの面積あたり粒子（たとえばcm測定）を通過すると、媒体の不透明度は、光学的深さで与えられ、で定義され 光子 の透過率は、 一般に、は波長に依存するため、スペクトルの一部は妨げられずに通過し、別の部分は完全に吸収されます。2 N - 2 τ τ ≡ $\sigma$$^2$$N$$^{-2}$ $\tau$F F = E - τ。

下の図（ここから）は、220億光年の距離にあるクエーサーのスペクトルを示しています。つまり、アンドロメダよりも倍も遠くにあります。いくつかの細い吸収線があることがわかります（その密度がIGMよりも10〜100倍高い水素雲が介在することによって引き起こされます）が、それでもほとんどの光がそれを私たちに落とします。$10\,000$

このクエーサーから見える光はずっと前に放出されたため、その時の宇宙はかなり小さく、そのため密度は大きかった。それにもかかわらず、ごく一部のみが吸収されます。光が遠ざかるほど、光が遠いほど長くなります。つまり、宇宙は小さくなり、密度が高くなるため、より多くの光が吸収されます。270億光年離れたこのクエーサー（ここから）を考えると、スペクトルの一部でより多くの光が吸収されていることがわかります。それでも、多くの光が私たちに届きます。

吸収されるのは短波長のみである理由は非常に興味深いですが、それは別の話です。

ロブ・ジェフリーズが言うように、宇宙はほとんど空の空間です。光子は、何も作用せずに数千光年を簡単に移動できます。相互作用のほとんどは、光子が地球の大気に入ったときに起こります。ハッブルはこれを回避します。これらの写真は、いくつかの表示セッションを組み合わせたものである可能性が高く、基本的に銀河を観察するための期間が長くなりました。

あなたの質問には誤解がありますが、他の答えは対処していないと思います。

銀河から放出された光がすべての方向に進行する場合、銀河全体をマッピングすることはどのようにできますか

光は銀河から全方向に放出されます。地球に向けられているのはごくわずかな部分だけであり、その内、任意の望遠鏡によってさらに小さい部分が集められます。しかし、銀河は非常に明るいため、それを見ることができます。アンドロメダには約1兆個の星が含まれています。

このロジックが少し円形に見える場合は申し訳ありませんが、銀河は不明瞭ではないため、不明瞭な画像を取得できます。

既に述べたように、スペースは本当に、本当に大きく、本当に空です。私たちのすぐそばにはたくさんのものがあるので、これを考えるのは難しいですが、実際にはこれは本当に異常な状態です。太陽の次の星は4光年以上離れていますが、私たちの方向に向かう光のほとんどすべて（99.9999999999 ...％）を取得します-遠くからの光と同じ-膨大な数の光を取得します遠くの物体から私たちに送られた光子。

ハッブルはまた、レンズと長時間露光という単純なカメラ技術を使用して、遠くの物体の画像を撮影します。したがって、画像を構築するためにより多くの光を受け取ります。

しかし、これの他の部分では、別の銀河または塵雲の背後にある銀河（または星）の写真を撮ることはほとんど不可能です。たとえば、私たちは自分の銀河の中心を過ぎて簡単に見ることができません。なぜなら、たくさんのほこりやガス、星が邪魔をしているからです。あなたの質問の写真は、他方では、銀河の平面の上にあるアンドロメダのようです。私たちの銀河はその直径に比べて非常に薄く、私たちは銀河の中心から抜け出すためのきちんとした道を歩んでいます。

そして、私たちが撮影したいくつかの銀河があり、それらは塵によって隠されています。

すでにいくつかの良い答えがありましたが、2ペニーワースを追加したいと思います。

これまでの銀河の写真はどのように入手できますか？

彼らと私たちの間には、カメラに届く光を妨げるものはあまりないからです。

これに対する可能な答えは、銀河から放出された光が地球まで何十億マイルも移動し、ハッブル宇宙望遠鏡がセンサーを通してこの光をピックアップし、銀河の画像を構築することができたということです。

土星まで10億マイルです。まあ、実際の距離は軌道に変化するが、参照このSpace.comの記事を：「彼らはただ離れ億マイル（17億キロ）を超えている、彼らの最も離れた時、彼らは互いから太陽の反対側に位置したときに」。アンドロメダ銀河は、億15年頃です億マイル離れた所。または約15キロマイル。

しかし、これが真実であり、銀河が何十億マイルも離れている場合、銀河から放出された光の粒子はあちこちに散らばるべきではないでしょうか？

フォトンにはE = hf波の性質があることを忘れないでください。そして、それらが空中に散らばっていても、あなたはまだ月を見ることができます。はい、宇宙に迷い込む光が少しあります。しかし、それほど多くはありませんが、夜の空は空の霧のような霧です。あなたも土星を見ることができます。そして星。そして銀河は、しかしそれらはかなり薄暗いです。

結局のところ、彼らは何百万年も旅を続けており、おそらく小惑星や他の異物と衝突したでしょう。光子の約95％が実際に地球に到達し、非常に詳細な画像が得られる可能性はどの程度でしたか。

可能性は高いです。可能性が高いので、惑星や物の写真があります。

地球からの距離が1.492×10 ^ 19マイルのアンドロメダ銀河について考えてみましょう。銀河から放出された光がすべての方向に進行する場合、下の写真から明らかなように、銀河全体をマッピングすることができるのはどうですか？

もし私が光に覆われていたら、私はすべての方向に光を発し、その光の一部があなたの目に入るのであなたは私を見るでしょう。アンドメダ銀河も同様です。

光子は他の物体にぶつかり、「地球に到達したことはない」ので、銀河の半分が欠落しているのを好まないでしょうか

いいえ。そして、光子の半分が地球に到達しなかった場合、より暗い銀河が見えるでしょう。それだけです。

簡単な説明をします。

ダメダメダメ。光子の95％は地球に到達しません。たとえば、太陽から地球に到達した1つの星だけが（数秒以内に）光子の5％を放出したとしても、私たちの惑星は完全に焼け焦げていたでしょう！今、アンドロメダには数千億の星（または太陽）があります。無限に小さい数を除いて、それは私たちに届きません。私たちに届く光子の割合がどれほど小さいかは驚くべきことです！あなたはそれを非常に大まかに計算しようとすることができます。太陽から放出される光子の何パーセントが地球に到達するかを計算するのは非常に簡単です。そして、太陽は地球からわずか8分しか離れていませんが、アンドロメダは250万年以上も離れています！ですから、実際には、いくつの光子が私たちに届くかを想像することはそれほど難しくありません。

さて、なぜ小惑星、惑星、または星がすべてをブロックしないのですか？アンドロメダは大きすぎてブロックできません！間にほこりのいくつかの斑点を配置することにより、宇宙から太平洋の景色をブロックするのは簡単です！アンドロメダの直径は2億光年以上です。ビューからブロックできますか？実際、それは太陽系に近い星雲のような大きなものによってブロックされる可能性があります。そのような星雲は、直径が数光年でなければなりません。十分に高密度でなければなりません。遠くない。ありがたいことに、この美しい銀河を私たちの視界からさえぎるものはありません。しかし、他のいくつかの銀河や深宇宙の天体では起こります。非常に遠い星雲に関しては、アンドロメダがはるか遠くにある背景に対してあまりにも小さく見えるので、彼らは私たちの視野からアンドロメダをブロックしません。

なぜ光が散乱しないのですか？アンドロメダをぼやけさせるために、なぜそんなに散らばるのですか？月が地平線上にあるとき、その光は地球の表面にほぼ平行に数百マイルの密な大気を通過します。それでも、望遠鏡を使って月のさまざまな特徴を見ることができます。あまりきれいな景色ではありませんが、まだたくさん見られます。今、宇宙では光はほぼ完全な真空を通過し、特に空は銀河間の空隙です。したがって、光が散乱しすぎる理由はありません。光子と他の多くの粒子は十分に安定しており、はるかに長い距離を移動できます：数十億光年。それを見るもう一つの方法は、アンドロメダがぼやけてしまうように、どのくらいの光子がそれらのまっすぐな道から外れるべきかという質問をすることです。よく横に行かなければなりません アンドロメダの直径はそれには大きすぎます。光子は直線で移動するため、これは論理的に思えません。星やブラックホールなどの大きな天体はその経路に影響を及ぼしますが、アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置しようとしない限り、アンドロメダの直径は非常に大きいため、オプションではありませんアンドロメダの画像、またはこれらのブラックホールを作って、銀河からの光をすべて飲み込んでください！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：光子は直線で移動するため、これは論理的に思えません。星やブラックホールなどの大きな天体はその経路に影響を及ぼしますが、アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置しようとしない限り、アンドロメダの直径は非常に大きいため、オプションではありませんアンドロメダの画像、またはこれらのブラックホールを作って、銀河からの光をすべて飲み込んでください！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：光子は直線で移動するため、これは論理的に思えません。星やブラックホールなどの大きな天体はその経路に影響を及ぼしますが、アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置しようとしない限り、アンドロメダの直径は非常に大きいため、オプションではありませんアンドロメダの画像、またはこれらのブラックホールを作って、銀河からの光をすべて飲み込んでください！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置しない限り、アンドロメダの画像をゆがめようとしない限り、星やブラックホールのようなものがそのパスに影響しますが、アンドロメダの直径は非常に大きいため、オプションではありませんまたは、これらのブラックホールが銀河からのすべての光をむさぼり食うように！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置しない限り、アンドロメダの画像をゆがめようとしない限り、星やブラックホールのようなものがそのパスに影響しますが、アンドロメダの直径は非常に大きいため、オプションではありませんまたは、これらのブラックホールが銀河からのすべての光をむさぼり食うように！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置して、アンドロメダのイメージをゆがめたり、これらのブラックホールが銀河からのすべての光をむさぼり食いさせようとする場合を除きます！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：アンドロメダと太陽系の間の線に沿って人工的に数兆個のブラックホールを配置して、アンドロメダのイメージをゆがめたり、これらのブラックホールが銀河からのすべての光をむさぼり食いさせようとする場合を除きます！したがって、天文学者がほとんどの光が私たちに届くと言うとき、それらは銀河間空間がほぼ完全な真空であり、私たちの方向に正確に進む光子が「自由」に行くことを意味します。それでも、ほんのわずかな数だけが私たちの方向に正確に行き、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：ほんのわずかな数だけが正確に私たちの方向に進み、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：ほんのわずかな数だけが正確に私たちの方向に進み、それでも素敵な写真を撮るには十分です。どうして？それが理由です：

アンドロメダの絶対光度（光年の距離で太陽より倍明るい物体の相対光度）は約です。私たちの太陽はわずかです。数値が大きいほど、オブジェクトは暗くなります。絶対magnitute持つオブジェクトあろう日よりも明るい倍 アンドロメダと私たちの太陽の違いはです。これは、アンドロメダが太陽よりも倍明るいことを意味します。33 − $40$$33$$-21.5$1 2.5 5 - 1 = 40 - 21.5 - 5 = - 26.5 2.5 26.5 ≈ 40 、000 、000 、$5$$1$$2.5^{5-1}=40$$-21.5-5=-26.5$$2.5^{26.5}\approx 40,000,000,000$

夜空の大きさについては、まあ、長さは月の直径の約6倍ですが、明るい中央部分しか見えません。全体を見るには、より多くの光を集めてより良い、より詳細な画像を生成するために、大口径望遠鏡と長時間露光写真が必要です。

この原始的な説明が助けになることを願っています。アンドロメダは天気がよければ今日は見える:)