Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stern bei einer galaktischen Kollision mit einem anderen kollidiert?

Mein spezifisches Beispiel für die Frage ist die zukünftige Kollision der Galaxien Milchstraße (unsere eigene Galaxie) und Andromeda in ein paar Milliarden Jahren. Der fragliche Stern ist in diesem Fall offensichtlich die Sonne. Ich möchte die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem anderen Stern wissen und ob sie signifikant ist oder nicht.

Die Sonne könnte zu diesem Zeitpunkt tot sein, sodass der spezifische Teil dieser Frage möglicherweise nicht relevant ist. Aber die Dichte der Sterne in einer Galaxie ist nicht hoch in den Armen, wo die Sonne steht, sondern höher im galaktischen Kern. Die Sterne wie die Sonne werden höchstwahrscheinlich mit nichts kollidieren, da das Volumen, das der Stern tatsächlich einnimmt, viel kleiner ist als der Raum zwischen den Sternen in beiden Galaxien.
@ACAC Warum sagst du vielleicht? Welches Bit ist ausreichend unsicher, um ein qualifizierendes Wort anzuziehen? Ich sage, die Sonne wird am Leben sein, wenn die Kollision stattfindet.
Zu dieser Frage gibt es auf der entsprechenden Wikipedia-Seite einen ganzen Unterabschnitt. en.m.wikipedia.org/wiki/Andromeda –Milky_Way_collision
Ich halte die Wahrscheinlichkeit, dass unsere Sonne in eine Kollision verwickelt wird, für äußerst gering. Dass ein Stern während der Kollision einen anderen Stern treffen wird, habe ich Leute sagen hören, dass das nicht passieren wird, aber ich finde es schwer zu glauben. Aber Sterne sind so weit verteilt, dass Kollisionen ziemlich selten sind. (Ich möchte nicht antworten, da ich mir nicht 100% sicher bin). Wenn Sternkollisionen innerhalb von Galaxien beobachtet werden, würde ich denken, dass sie zumindest einige Male bei einer galaktischen Verschmelzung auftreten würden. en.wikipedia.org/wiki/Stellar_collision
astronomy.stackexchange.com/questions/1911/… enthält mehrere Antworten, die sich mit dieser Frage befassen.
@RobJeffries Wikipedia sagt, dass die Kollision mit Andromeda in 4,5 Milliarden Jahren stattfinden wird, und ich hätte schwören können, dass die Sonne bis dahin ein roter Riese sein sollte, aber jetzt, wo ich darüber nachlese, scheint es, als würde die Sonne voraussichtlich dauern > 5,5 Mrd. Jahre. Ursprünglich dachte ich, dass die beiden Ereignisse nahe genug beieinander liegen würden, dass die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass die Sonne bis dahin ein Weißer Zwerg sein wird.
5,5 Milliarden Jahre würde es dauern, bis das Ende der Hauptreihe erreicht ist. Eher 7,7 Milliarden, um ein Weißer Zwerg zu werden. zB arxiv.org/abs/0801.4031 @ACAC

Antworten (1)

Mal sehen, was wir aus einigen Schätzungen auf der Rückseite des Umschlags bekommen.

Stellen Sie sich vor, Sie werfen einen Stern (z. B. die Sonne) auf die andere Galaxie. Wie wahrscheinlich ist es, dass wir einen Stern in der anderen Galaxie treffen? Nun, es ist im Grunde proportional dazu, wie groß ein Ziel jeder Stern in der anderen Galaxie ist (seine Querschnittsfläche) im Vergleich zur Größe der gesamten Galaxie, multipliziert mit der Gesamtzahl der Sterne in der Zielgalaxie.

Nehmen wir an, es handelt sich um das Milchstraßen-Andromeda-Szenario, also hat jede Galaxie etwa 100 Milliarden Sterne, und jeder Stern ist ungefähr so ​​groß wie die Sonne (einige sind viel größer, die meisten kleiner). Das tatsächliche Zielgebiet für einen einzelnen Stern ist ein Kreis mit dem doppelten Radius des Sterns (wir zählen als Kollision, wenn ein Stern den anderen nur streift). Nehmen wir außerdem an, die Sterne seien mehr oder weniger gleichmäßig auf einer Kreisscheibe verteilt. Da „100.000 Lichtjahre“ eine gängige (und nicht ganz verrückte) Schätzung der Größe der Milchstraße ist, ist das ein Kreis mit einem Radius von 50.000 Lichtjahren (ca 10 16 Meter).

Also: 100 Milliarden Sterne in der Zielgalaxie, jeder mit Zielradius ∼ 2 R ⊙ , gibt uns eine Gesamtzielfläche von 10 11 × π ( 2 R ⊙ ) 2 ≈ 10 30 m 2 .

Das Gebiet der Zielgalaxie ist π R g a l 2 ≈ 10 42 m 2 . Die Chance, dass unsere Sonne einen Stern in der anderen Galaxie trifft, ist also groß ≈ 10 30 / 10 42 = 10 − 12 -- oder etwa eins zu einer Billion.

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stern aus unserer Galaxie keinen Stern in der anderen Galaxie trifft, wäre ( 1 − 10 − 12 ) 10 11 ≈ 0,90 .

Es besteht also nur eine Wahrscheinlichkeit von etwa 10 %, dass einer (oder mehrere) der 100 Milliarden Sterne der Galaxie einen Stern in der anderen Galaxie trifft. Und die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmter Stern (wie unsere Sonne) einen Stern in der anderen Galaxie trifft, liegt bei etwa eins zu einer Billion.

Berücksichtigt man Roche-Limit-Aufbrüche (die zu Teilkollisionen führen?) Und die dichteren Mittelteile der beiden kollidierenden Galaxien, was voraussichtlich passieren wird, würde ich denken, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision steigt, aber die Berechnung wird für mich etwas problematisch . Trotzdem Requisiten für die Mathematik.
Nun, die ursprüngliche Frage betraf "Kollisionen", also habe ich mich dafür entschieden. Ich habe auch die Gravitationsfokussierung vernachlässigt, die den effektiven Aufprallparameter und damit die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen erhöht. Aber das wird Ihnen immer noch nicht mehr als eine oder zwei Größenordnungen bringen, was bedeutet, dass die Chancen von 1 zu einer Billion bis zu sagen wir 1 zu 10 oder 100 Milliarden reichen. Immer noch völlig unbedeutend.
Eine erhöhte zentrale Dichte ändert nichts an der Grundwahrscheinlichkeit, dass ein zufälliger einzelner Stern (wie die Sonne) kollidiert: Sicher, mehr Sterne pro Quadratmeter in einem Teil der Zielgalaxie, aber sie befinden sich jetzt in einem kleineren Bereich, also ist es so schwerer, die Region mit diesen Sternen zu treffen. (Die Mathematik hebt sich auf.)
Es ist wahr, dass die dichten Zentren der beiden Galaxien, wenn Sie die gesamte Verschmelzung (über die erste Kollision hinaus) ablaufen lassen, durch dynamische Reibung in das gemeinsame Zentrum spiralen und verschmelzen, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass einige Sterne kollidieren, höher ist.
Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stern bei einer galaktischen Kollision mit einem anderen kollidiert?
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