Ist die erwartete Zeit für die Kollision eines Sterns in einer elliptischen Galaxie mit einem anderen Stern kürzer als das Durchschnittsalter elliptischer Galaxien?

Laut dem Wikipedia-Artikel Elliptische Galaxiehaben elliptische Galaxien eine viel geringere Gaskonzentration zwischen den Sternen als Spiralgalaxien. Ich weiß, dass bis das Gas unter einer bestimmten Konzentration liegt, seine Atome zwischen den Kollisionen nicht sehr weit reisen und es den normalen Gasgesetzen folgt und das Gas tatsächlich in die Sterne strömt, wenn sie vorbeiziehen. Ich weiß, dass, wenn das interstellare Gas in einer so geringen Konzentration vorliegt, dass Atome im Durchschnitt eine viel größere Entfernung zurücklegen als der durchschnittliche Durchmesser eines Sterns in der elliptischen Galaxie, in der es sich befindet, das Gas nicht den normalen Gasgesetzen folgt und Gas hauptsächlich wird von Sternen absorbiert werden, indem sie zufällig auf einen zusteuern und mit ihm kollidieren, anstatt auf einen zu strömen, und das Verhältnis der Absorptionsrate von Gas in Sterne zur Konzentration von interstellarem Gas ist geringer, und ein Stern hat ungefähr die gleiche erwartete Zeit, bevor er mit einem anderen Stern kollidiert, wie ein interstellares Gasatom, bevor er mit einem Stern kollidiert. Ich weiß auch, dass es drei mögliche Antriebskräfte für die Reduktion von interstellarem Gas gibt, wenn das interstellare Medium die Gleichgewichtskonzentration erreicht hat; Sternentstehung, Einströmen von interstellarem Gas in Sterne und zufällige Kollisionen von interstellaren Gasatomen mit einem Stern, die nur bei sehr geringer Konzentration auftreten können; und 2 treibende Kräfte für die Zunahme des interstellaren Gases, das langsame Entweichen von Gasmolekülen aus Sternen und Kollisionen zwischen Sternen, da Kollisionen mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit stattfinden, um eine Explosion zu erzeugen, anstatt sich zu einem größeren Stern zu verbinden. Welche treibende Kraft für die Reduktion von interstellarem Gas ist die größte? Ebenfalls, Welche treibende Kraft für die Zunahme des interstellaren Gases ist größer? Wenn es sich um Sternentstehung handelt, bedeutet dies, dass die Konzentration des interstellaren Gases hoch genug ist, um den normalen Gasgesetzen zu folgen, aber da die Menge des interstellaren Gases im Gleichgewicht ist, sind Kollisionen zwischen Sternen die Hauptantriebskraft für die Zunahme des interstellaren Gases. Wenn es das langsame Entweichen von Gas aus Sternen ist, könnte die Hauptantriebskraft für die Abnahme des interstellaren Gases der Gasfluss in Sterne oder die zufälligen Kollisionen von Gasmolekülen mit Sternen sein, aber nicht die Sternentstehung. Wenn die Hauptantriebskraft für die Verringerung der interstallen Gaskonzentration Kollisionen von Gasmolekülen mit Sternen sind,

Wenn andererseits die Konzentration des interstellaren Gases noch kein Gleichgewicht erreicht hat, könnte es sein, dass nicht genug Zeit vergangen ist, damit das interstellare Gas nicht den normalen Gasgesetzen folgt und die Sternentstehung hauptsächlich dadurch erfolgt, dass das Gas zu Sternen zusammenfließt. Es könnte auch sein, dass das interstellare Gas exponentiell zu tauchen begann, bis es aufhörte, den normalen Gasgesetzen zu folgen, dann die Rate, mit der es sich exponentiell teilt, stark reduziert wurde, so dass es noch keine Zeit hatte, die Gleichgewichtskonzentration zu erreichen.

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Meine Augen tun weh, wenn ich versuche, die Frage zu lesen, aber: Die Anzahldichte von Atomen, selbst in den verdünntesten Bereichen einer Ellipse, liegt in der Größenordnung 10 − 3 – 10 − 2 c m − 3 . Im Gegensatz dazu ist die Anzahldichte der Sterne in den dichtesten Sternregionen am höchsten 10 3 Sterne pro Kubikparsec , oder 10 − 54 c m − 3 . Es ist also viel, viel, viel wahrscheinlicher, dass ein Atom mit einem Stern oder einem anderen Atom kollidiert, als es zwei Sterne tun.
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Antworten (1)

Die Kollisionszeitskala für einen Stern in der Nachbarschaft der Sonne ist 1

t c ≃ 5 × 10 10  Gyr ( R R ⊙ ) − 2 ( v 30  km s − 1 ) − 1 ( n 0,1  Stk − 3 ) − 1
wo R ist der Radius eines Sterns, v ist seine Geschwindigkeit relativ zu den Sternen um ihn herum, und n ist die Sternzahldichte. Diese Zahl ist nicht in Jahren; es ist in Milliarden von Jahren. Sie betrachten Kollisionszeitskalen in der Größenordnung von ∼ 10 19  Jahre , viele Größenordnungen größer als das aktuelle Alter des Universums. Sogar wechseln v und n ein bisschen kann das nicht wirklich deutlich senken.

Ja, es gibt viele Sterne in einer Galaxie. Aktuelle Schätzungen gehen von etwa 100 Milliarden Sternen in der Milchstraße aus, mehr oder weniger. Also ja, es ist sicherlich wahrscheinlich, dass in einer Galaxie zwei ihrer Sterne irgendwann vorher kollidieren (und ich ignoriere Verschmelzungen in Doppelsystemen sowie Kugelsternhaufen, die auch viele Sternkollisionen sehen). Aber die Kollisionszeitskala für jeden einzelnen Stern ist viel, viel größer als das aktuelle Alter seiner Muttergalaxie.

Sie können wahrscheinlich verstehen, warum Galaxien normalerweise als kollisionsfreie Systeme modelliert werden . Es wird die kollisionsfreie Version der Boltzmann-Gleichung verwendet, was die Berechnungen ziemlich vereinfacht.

1 Ich beziehe mich auf mein Lehrbuch, Foundations of Astrophysics , Ryden & Peterson. Gl. 22.17, Seite 516.

Sie stellen sicher, dass die Kollisionsgleichung von physikalischen Kollisionen spricht, richtig? Astronomen neigen dazu, den Begriff Kollision zu verwenden, um alle möglichen anderen Arten wie Gravitationskollisionen einzuschließen.
@zephyr Ja, ich habe mich nur auf physische Kollisionen bezogen. Der Gravitationsquerschnitt eines Sterns sollte die Dinge nicht um mehr als eine oder zwei Größenordnungen verändern; Für diese Art von Annäherung an die Größenordnung dachte ich, dass es gut genug funktionieren würde.
Ist die erwartete Zeit für die Kollision eines Sterns in einer elliptischen Galaxie mit einem anderen Stern kürzer als das Durchschnittsalter elliptischer Galaxien?
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