Число звёзд во всей Вселенной неизвестно: мы наблюдаем только конечную область, а пространство за космологическим горизонтом может быть намного больше или бесконечно. Для наблюдаемой Вселенной астрономы получают порядок величины примерно 1022–1024 звёзд, но это модельная оценка, а не поштучная перепись.
Сначала считают звёзды в галактиках
В близкой галактике можно различить часть звёзд и построить распределение по яркости и массе. В далёкой отдельные светила сливаются, поэтому измеряют суммарный свет, цвет и спектр, затем оценивают звёздную массу. Тусклые красные карлики многочисленны, но дают небольшую долю света; без поправки их легко недосчитать.
Млечный Путь содержит порядка сотен миллиардов звёзд, однако даже эта величина имеет диапазон. Мы находимся внутри диска, пыль закрывает часть направлений, а границу галактики нельзя обвести резкой линией.
Затем оценивают число галактик
Глубокие поля телескопов показывают галактики в маленьком участке неба. Исследователи учитывают чувствительность снимка, расстояние и объём пространства, после чего масштабируют результат. Очень слабые карликовые и далёкие системы остаются ниже предела обнаружения, поэтому применяется модель их распределения.
Смотреть далеко означает смотреть в прошлое. Число, масса и светимость галактик менялись: они сливались, образовывали звёзды и прекращали звездообразование. Простое умножение «средняя галактика на количество галактик» годится только как иллюстрация порядка.
Почему оценки различаются на два порядка
Результат зависит от нижней границы массы звезды, доли двойных систем, числа слабых галактик и принятой космологической модели. Можно оценивать количество существующих сейчас звёзд, число когда-либо родившихся или звёзды внутри наблюдаемой области в конкретную эпоху — это не одна величина.
Массивные звёзды живут недолго и превращаются в остатки, тогда как маломассивные сохраняются дольше возраста Вселенной. Чтобы перейти от истории звездообразования к нынешнему количеству, нужно учесть это распределение времён жизни.
Наблюдаемая Вселенная не равна всей
Космологический горизонт ограничен возрастом космоса и расширением пространства. Мы не можем получить свет от областей за ним. Поэтому даже идеальный телескоп не превратит оценку наблюдаемой части в число для всей Вселенной.
NASA приводит как наглядный нижний расчёт не менее 100 миллиардов звёзд в Млечном Пути и не менее 100 миллиардов галактик, что уже даёт около 1022 звёзд; обзор доступен на странице What is the Universe?. ESA описывает более широкий ориентир 1022–1024 и методы оценки по светимости галактик в материале How many stars are there in the Universe?.
Точный ответ невозможен, но научная оценка полезна: она показывает порядок масштаба и явно перечисляет источники неопределённости вместо того, чтобы выдавать длинное число за результат прямого подсчёта.