Разве в плоскости Млечного Пути не видно больше звезд, видимых невооруженным глазом?

Вы можете многое сказать о структуре Галактики, просто взглянув, и действительно, распределение ярких звезд не сферическое и неравномерное.

Около 5000 звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом, имеют примерно «логарифмически нормальное» распределение расстояний. Ниже я показываю графики, созданные из самой последней версии каталога параллакса Hipparcos. На рис.1 показаны результаты для всех звезд с$5.5<V<6.5$(т.е. очень слабые звезды невооруженным глазом). Каталог Hipparcos почти полон для этих звезд, хотя некоторые звезды находятся так далеко, что расстояние очень неопределенно - тем не менее, общая картина должна быть в порядке.

Среднее расстояние составляет около 440 световых лет. Но предпосылка вашего вопроса, я думаю, заключается в том, что вы оспариваете, что этого достаточно, чтобы несферическое распределение звезд в нашей Галактике стало очевидным. Ответ на самом деле таков, но только лишь. Солнце находится очень близко к плоскости диска нашей Галактики. Масштаб высоты звезд над этим диском варьируется в зависимости от звездного возраста и массы. Очень приблизительно высота по экспоненциальной шкале составляет 300-500 световых лет для большинства звезд нашей Галактики.

Этого достаточно мало, чтобы, если мы посмотрим на демографию звезд в двух регионах галактической широты, мы действительно увидели разницу. На рис. 2 ниже показано распределение по расстояниям звезд с$5.5<V<6.5$на низких галактических широтах (в пределах 15 градусов от плоскости зеленым цветом) и более 45 градусов от плоскости (голубым цветом). Есть четкая и существенная разница. На больших расстояниях к плоскости можно увидеть больше звезд, несмотря на большее поглощение пыли в этих направлениях, что свидетельствует о несферически-симметричной природе звезд в нашей Галактике.

Другими словами, структура Галактики не слишком мала, чтобы влиять на распределение звезд, видимых невооруженным глазом.

Рис. 1: Распределение вероятностей расстояний до звезд, видимых невооруженным глазом, в каталоге Hipparcos.

Рис. 2: Вероятностное распределение расстояния до звезд, видимых невооруженным глазом, разделенных на области низких и высоких галактических широт (т. е. по направлению к плоскости Галактики и от нее) .

Затем я разделил образец Hipparcos на яркие ($V<6$, 5000 звезд) и очень яркий ($V<3$, 173 звезды) и рассмотрели распределение звезд на единицу площади на небе в зависимости от галактической широты (рис. 3). Результаты показаны ниже и более очевидны. Оказывается, даже на более ярком образце отчетливо видна асимметрия между плоскостью и вне плоскости. Причина в том, что очень яркие звезды не намного ближе, чем яркие звезды. Возможно, в среднем 200 световых лет против 350 световых лет. Таким образом, масштаб высоты галактического диска должен быть достаточно мал, чтобы отличие от сферической симметрии было очевидно уже на таких расстояниях.

Рис. 3: Нормированный график количества звезд на единицу площади в зависимости от галактической широты для выборки ярких и очень ярких звезд. Обратите внимание на концентрацию в направлении Галактической плоскости .

Вы даже можете видеть на графике выше, что есть также небольшая концентрация в сторону отрицательных широт; пиковая плотность составляет от -5 до -10 градусов в обоих случаях. Это, вероятно, потому, что Солнце в настоящее время находится над галактической плоскостью (хотя мне также интересно, играет ли роль пыль). Солнце в настоящее время находится на высоте 60 световых лет над плоскостью и движется вверх (см. Как далеко находится Земля/Солнце выше/ниже галактической плоскости и движется ли оно к ней или от нее? ). Совокупности результатов, которые я показал, может быть достаточно, чтобы заключить, что галактический диск имеет «характерную толщину» не более нескольких сотен световых лет, а более 60 световых лет!

Когда мы смотрим на Млечный Путь, мы видим миллионы неразрешенных звезд, которые в целом еще более далеки. Эффекты дисковой природы Галактики становятся более очевидными по мере удаления от нее. В частности, на высоких галактических широтах просто заканчиваются звезды и, следовательно, не бывает равномерно освещенного неба, что приводит к парадоксу Ольбера, как правильно указано в другом ответе. Но на низких широтах достаточно звезд, чтобы в пределах разрешения наших глаз было много звезд, световая сумма которых обеспечивает визуальный стимул. Эту картину прерывает пыль. Пыль в Галактике еще больше сконцентрирована по направлению к плоскости, чем к звездам. Именно по этой причине за пределами нескольких тысяч световых лет пыль играет важную роль в формировании видимых нами структур Млечного Пути, эффективно блокируя свет на очень низких галактических широтах за пределами нескольких тысяч световых лет.

Во-первых, толщина галактики всего около 1000 световых лет . Мы довольно близко к галактической плоскости, может быть, около 65 световых лет «выше» ее , если мы назовем направление, от которого удаляемся, «вниз». Таким образом, исходя из вашего предположения, что все видимые объекты находятся в пределах примерно 1000 световых лет, мы можем предположить, что мы должны видеть больше звезд в плоскости, чем над и под плоскостью, поскольку в галактике сверху и снизу всего около 500 световых лет.

Мы, возможно, в 25 км от галактического центра. Следовательно, снаружи находится около 25 тысяч звезд, а внутри — 75 тысяч звезд. Если бы мы могли видеть их все невооруженным глазом, мы бы увидели больше звезд с одной стороны, чем с другой. Хотя многие звезды, которые мы видим, находятся в пределах 1000 световых лет, это не означает, что звезды в этой области видимости распределены равномерно. Звезды расположены ближе друг к другу ближе к центру , что означает, что мы будем видеть больше с одной стороны, чем с другой.

Я не знаю, откуда вы взяли, что ищете подтверждение тому, что плотность звезд не выше в галактической плоскости, потому что это неправда. Плотность больше к центру галактики; и ортогональна галактической плоскости, плотность уменьшается по мере удаления от нее.

Кроме того, мы видим гораздо больше, чем просто точки света от других звезд. Мы видим и другие объекты, представляющие собой скопления звезд — скопления и галактики, такие как Андромеда, БМО и ММО. Мы видим туманности, облака газа и пыли. На самом деле, пыль закрывает даже то, что мы могли бы видеть ближе к галактическому центру.

Поэтому, когда вы спрашиваете: «Что мы видим?» ответ: много вещей. Поскольку в плоскости галактики этого «вещества» больше, мы видим большую часть этого вещества в виде кольца вокруг нас. Поскольку ближе к центру галактики этого вещества больше, мы видим, что кольцо ярче, полнее, сложнее и доминирует с одной стороны.

Это известно как парадокс Ольберса . Лучшее (на мой взгляд) объяснение можно найти здесь .

Обратите внимание, что эти ссылки отвечают на вопрос, почему Вселенная (не только Млечный Путь) не освещает наше ночное небо. Теперь, если Вселенная (включая Млечный Путь) не может этого сделать, Млечный Путь не может сделать это сам по себе...

Просто не хватает звезд, дающих достаточно света. Яркость уменьшается квадратично в зависимости от расстояния. Это очень быстро подсчитывается с астрономическими расстояниями. Даже для звезд, которые являются нашими соседями.