A diferença entre uma estrela e uma galáxia que são fontes pontuais pode ser detectada?

Obviamente, uma estrela seria uma fonte pontual. Uma galáxia deve ser uma bolha irregular se estiver próxima, mas se estiver longe, parece que uma galáxia também seria apenas uma fonte pontual.

Dado que a estrela e a galáxia eram apenas detectáveis, pois as fontes pontuais podem os astrônomos diferenciá-las com desvio para o vermelho? Por algum outro método?

Uma pergunta de acompanhamento ...

Qual a porcentagem de galáxias se o nosso universo puder apenas detectar como fontes pontuais?

Para distinguir galáxias de estrelas, você pode usar o espectro. Grosso modo, as estrelas têm um espectro semelhante ao corpo negro, com características que dependem da absorção e emissão na linha de visão e na cromosfera da estrela.

Galáxias, por outro lado, de um espectro que é o composto de toneladas de estrelas. O espectro será, por exemplo, muito maior (variando de comprimentos de onda menores a maiores) devido à diversidade nos espectros das estrelas.

Dê uma olhada em http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/spectra_astro_types.html se você quiser uma rápida visão geral das diferenças.

Não tenho um número preciso sobre o número de galáxias que vemos como fonte pontual, mas a resposta varia muito de um instrumento para outro. Se você tentar observar uma galáxia usando radiotelescópios na interferometria, poderá resolver escalas muito melhores do que um pequeno telescópio visível baseado na Terra, etc.

O cphyc responde a pergunta de forma excelente: a espectroscopia é a resposta, embora, como explicado abaixo, as galáxias não sejam fontes pontuais, a morfologia das estrelas e galáxias também é diferente: até as galáxias elípticas observadas em um de seus eixos parecem diferentes das estrelas. Embora ambos sejam redondos, a maneira como sua luz diminui radialmente é diferente; a luz das estrelas diminui aproximadamente como uma distribuição normal do centro para fora (com algum perfil extra dobrado no qual depende do instrumento), enquanto o perfil de brilho da superfície das galáxias diminui de uma maneira um pouco mais complicada (por exemplo, um perfil sísmico ).

Wrt. a fração de galáxias que são fonte pontual, a resposta é praticamente nenhuma. As galáxias quase sempre podem ser resolvidas, embora, como o cphyc também diga corretamente, não com nenhum instrumento. Os telescópios de rádio e de raios gama têm uma resolução muito ruim e, nesses comprimentos de onda, as fontes geralmente não podem ser resolvidas a menos que estejam relativamente próximas. Mas em comprimentos de onda ópticos, assim como UV e IR, telescópios como o Telescópio Espacial Hubble e até bons telescópios terrestres podem resolver ~ todas as galáxias, a menos que sejam tão pequenas que sejam muito escuras para serem vistas.

A razão é uma característica bastante peculiar do Universo em expansão: uma galáxia parecerá cada vez menor, quanto mais distante estiver (como esperado da vida cotidiana), mas apenas a uma certa distância, após o que parecerão cada vez maiores. Porque isto é assim? Como a luz se move com uma velocidade finita, observamos as galáxias como estavam no passado - quanto mais distantes, há mais tempo. E, como em um universo em expansão, "há muito tempo" também significa mais perto, o ângulo que uma galáxia gira no céu é o ângulo que ela mediu quando emitiu a luz, e não o ângulo que ela gira hoje . Ou seja, galáxias muito distantes emitiram a luz que vemos hoje quando estavam tão próximas que abrangem um grande ângulo.

A relação exata entre a distância e o ângulo sólido de uma galáxia depende da cosmologia (isto é, os valores dos parâmetros de densidade, constante de Hubble, etc.). Para as medições mais recentes de Planck (2015) , uma galáxia com 1 kpc (~ 3000 anos-luz) de diâmetro - que seria considerada uma galáxia pequena - abrange um ângulo dado por esta figura:

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

Infelizmente, esse efeito também dificulta a detecção de galáxias distantes. Uma galáxia emite apenas tanta luz, distribuindo sua luz sobre, digamos, duas vezes o diâmetro angular, a torna quatro vezes menos brilhante.

Assim, o problema de observar galáxias muito distantes não é que elas são pequenas, mas que são escuras .

$-$$-$. Este objeto é claramente uma estrela e você pode dizer principalmente por causa dos picos de difração. Você não vê esses picos de difração nas galáxias, mesmo as galáxias que são minúsculas. Essa é uma maneira relativamente fácil de distinguir visualmente entre uma estrela e uma galáxia quando você a olha através de um telescópio, onde se espera que tais picos de difração ocorram.

Isso implica que, visualmente, estrelas e galáxias parecem diferentes, mesmo que sejam ambos pequenos pontos na imagem. Haverá também diferenças na aparência deles de maneiras menos perceptíveis. Esse conceito é capitalizado por um programa amplamente usado pelos astrônomos, o SExtractor , projetado para receber uma imagem do céu e ser capaz de diferenciar entre estrelas e galáxias. Ele usa essas pequenas diferenças entre as formas como galáxias e estrelas aparecem nas imagens para descobrir qual é qual. Se você quiser informações mais detalhadas sobre como esse programa distingue estrelas e galáxias, dê uma olhada no artigo publicado .