太陽只是已知宇宙中 3000 萬億億個恆星中的乙個,人類是如何知道有多少恆星的?

時間 2021-05-11 17:01:06

1樓:wjhbb

一句話概括:

乙個星系包含千億個恆星,可觀測宇宙中包含萬億個星系,兩個數字相乘就得到千萬億億這個數了。這些數字來自觀測和基於觀測做出的理論模型。

下面是粗略估算的細節:

先說明一下:a^b表示a的b次方,即b個a乘起來,比如10^8就是8個10乘起來,也就是一億。

a. 可觀測宇宙大小:宇宙年齡是137(或138)億年,於是,在不太嚴格的意義上,宇宙大小可看成137億光年,可近似為10^10光年。

宇宙年齡來自觀測+理論,但如果僅僅是數量級的估計,你可以取地球的年齡作為宇宙年齡(只是三倍的不同)。

補充:為什麼強調「可觀測」宇宙?這是由於,因為宇宙的年齡是有限的,很遠處發出的光線還沒來得及到達地球。

b. 星系之間的典型距離是百萬(10^6)光年量級(這是個觀測事實)。於是可觀測宇宙中有(10^10/10^6)^3 = 10^12個星系。

這裡的三次方就是簡單的體積計算。我還沒想好有沒有可能不依賴觀測估算星系之間的典型距離。

c. 乙個普通星系大概包含千億(=10^11)個恆星。這個數字也可以這麼估計得到:

離太陽最近的恆星大概距離我們幾光年遠,我們不妨假定這就是恆星之間的典型距離。銀河系的半徑幾萬光年,厚度幾百光年。把這裡的「幾」全部取成5,可得銀河系包含的恆星數為(5*10^4)^2 * 500 / 5 = 2.

5 * 10^11。

d. 所以可觀測宇宙中包含大概10^12 * 10^11 = 10^23個恆星。

e. 10^23 = 10^7 * 10^8 *10^8 = 千萬億億,

嗯,跟題主說的只差三倍。

三倍的誤差對這裡粗略的估計而言完全可以忽略了。

10^23這個數字碰巧跟阿伏伽德羅常數差不多,頗有「科幻」的空間。

另,太陽包含大概10^57個原子,所以整個宇宙大概包含10^23 * 10^57 = 10^80個原子。

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