Wie weit ist der nächste kompakte Sternrest wahrscheinlich entfernt?

Es kann keinen näheren Weißen Zwerg geben. Die kühlsten , ältesten Weißen Zwerge (3000K) wären selten, aber immer noch hell genug$6\times10^{-6} L_{\odot}$in Entfernungen, die näher als Sirius waren, leicht entdeckt worden zu sein. In der Entfernung von Sirius hätte ein solches Objekt eine visuelle Größe von etwa 12-13 und wäre heller bei Wellenlängen im nahen Infrarot, wo alle Himmelsdurchmusterungen wie 2MASS es definitiv anhand seiner Parallaxe entdeckt hätten.

Neutronensterne und Schwarze Löcher könnten fast nicht nachweisbar sein, aber es wird erwartet, dass sie etwa 10- bzw. 100-mal seltener sind. Berechnet wie folgt:

Nehmen wir das an$N$Sterne sind jemals in der Milchstraße geboren worden und haben ihnen Massen zwischen 0,1 und 100 gegeben$M_{\odot}$. Nehmen Sie als nächstes an, dass Sterne mit einer Massenverteilung geboren wurden, die sich der Salpeter-Massenfunktion annähert -$n(m) \propto m^{-2.3}$. Nehmen Sie dann an, dass alle Sterne Masse haben$m>25M_{\odot}$beenden ihr Leben als schwarze Löcher, alle Sterne mit$8<m/M_{\odot}<25$beenden ihr Leben als Neutronensterne und etwa die Hälfte der Sterne mit$0.9<m/M_{\odot}<8$ihr Leben als Weiße Zwerge beenden (die andere Hälfte lebt noch als Hauptreihensterne, wie alle Sterne, die mit geringerer Masse geboren wurden).

Also, wenn$n(m) = Am^{-2.3}$, dann

$$N = \int^{100}_{0.1} A m^{-2.3}\ dm$$ und somit$A=0.065N$.

Die Anzahl der erzeugten Schwarzen Löcher wird sein

$$N_{BH} = \int^{100}_{25} Am^{-2.3}\ dm = 6.4\times10^{-4} N$$ dh 0,064 % der Sterne in der Galaxis werden zu Schwarzen Löchern. NB: Die endliche Lebensdauer der Galaxie ist hier irrelevant, da sie viel länger ist als die Lebensdauer der Vorläufer Schwarzer Löcher.

In ähnlicher Weise die Anzahl der Neutronensterne

$$N_{NS} = \int^{25}_{8} Am^{-2.3}\ dm = 2.6\times10^{-3}N$$ und die Zahl der Weißen Zwerge $$N_{WD} = 0.5\times \int^{8}_{0.9} Am^{-2.3}\ dm = 0.027 N$$

Jetzt verwenden wir diese Ergebnisse als Skalierungsfaktoren, um sie auf die lokale Sternpopulation anzuwenden. Es gibt etwa 1000 "normale" Sterne in einer Kugel mit 15 pc Radius, also einer Dichte von 0,07 pc$^{-3}$. Man verwendet also die obigen Ergebnisse, um die Dichte kompakter Reste zu berechnen und dann zu nehmen$(3/4\pi n)^{1/3}$als Schätzung der durchschnittlichen Entfernung zu einem von ihnen. Dies ergibt einen Erwartungswert von 18 pc zum nächsten Schwarzen Loch, 11 pc zum nächsten Neutronenstern und 5 pc zum nächsten Weißen Zwerg.

Damit ist die Entfernung zum nächsten Weißen Zwerg ungefähr wie erwartet. Aus Gründen, die in meiner Antwort auf diese verwandte Frage erörtert wurden , ist die berechnete Entfernung zum nächsten Schwarzen Loch und den Überresten von Neutronensternen wahrscheinlich eine Unterschätzung , da viele aus der Galaxie entkommen oder sehr hohe Geschwindigkeitsdispersionen und viel größere Höhen im galaktischen Maßstab als normale Sterne haben. Obwohl es also möglich ist, dass ein Unsichtbarer näher als Sirius existiert, ist es höchst unwahrscheinlich.

Wie konnte ein solches Objekt erkannt werden? Ein alter, kalter Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch könnte bei allen Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung völlig unauffindbar sein – obwohl es hilfreich sein könnte, alle möglichen Nachweise [siehe unten] sorgfältig auf Anzeichen von Röntgenemission aufgrund von Akkretion aus dem interstellaren Medium zu untersuchen.) . Aber deine Frage ist glaube ich der richtige Vorschlag. Die Objekte würden wahrscheinlich eine beträchtliche Eigenbewegung haben, und daher besteht eine gute Chance, dass Sie eine "sich bewegende" Gravitationslinsensignatur sehen würden. Dies wäre immer noch sehr klein, es sei denn, das Objekt würde zufällig direkt vor einem Hintergrundstern vorbeiziehen - aber ein solches Mikrolinsenereignis wäre vorübergehend und könnte nicht beobachtet werden. Wahrscheinlicher ist, dass Gaia die subtilen Verschiebungen in den Positionen der Hintergrundsterne aufgreifen würde, die sich im Laufe der 5 Jahre seiner Mission ändern. Zu deiner anderen Frage:Wird Gaia inaktive Neutronensterne entdecken?