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

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Mein konkretes Beispiel für diese 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 wissen, wie wahrscheinlich eine Kollision mit einem anderen Stern ist und ob dies von Bedeutung ist oder nicht.

star the-sun galaxy milky-way Mobal
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Die Sonne könnte zu diesem Zeitpunkt bereits tot sein, sodass der spezifische Teil dieser Frage möglicherweise nicht relevant ist. Aber die Dichte der Sterne in einer Galaxie ist in den Armen, in denen die Sonne steht, nicht hoch, sondern im galaktischen Kern höher. 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
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@ACAC Warum sagst du vielleicht? Welches Bit ist unsicher genug, um ein qualifiziertes Wort anzuziehen? Ich sage, die Sonne wird am Leben sein, wenn die Kollision stattfindet.
Rob Jeffries
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Zu dieser Frage gibt es auf der entsprechenden Wikipedia-Seite einen ganzen Unterabschnitt. en.m.wikipedia.org/wiki/Andromeda –Milky_Way_collision
Rob Jeffries
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astronomy.stackexchange.com/questions/1911/… enthält mehrere Antworten, die diese Frage beantworten.
Rob Jeffries
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5,5 Milliarden Jahre würden das Ende der Hauptsequenz erreichen. Mehr wie 7,7 Milliarden, um ein weißer Zwerg zu werden. zB arxiv.org/abs/0801.4031 @ACAC
Rob Jeffries

Antworten:

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

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 jedes Sterns in der anderen Galaxie ist (seine Querschnittsfläche), verglichen mit der Größe der gesamten Galaxie, multipliziert mit der Gesamtzahl der Sterne in der Zielgalaxie.

Nehmen wir an, es ist das Milchstraße-Andromeda-Szenario, also hat jede Galaxie ungefähr 100 Milliarden Sterne und jeder Stern ist ungefähr so ​​groß wie die Sonne (einige sind viel größer, die meisten sind kleiner). Der tatsächliche Zielbereich für einen einzelnen Stern ist ein Kreis mit dem doppelten Sternradius (wir zählen einen Stern, der nur den anderen streift, als Kollision). Nehmen wir auch an, die Sterne sind mehr oder weniger gleichmäßig in einer Kreisscheibe verteilt. Da "100.000 Lichtjahre" eine übliche (und nicht völlig verrückte) Schätzung der Größe der Milchstraße ist, ist dies ein Kreis mit einem Radius von 50.000 Lichtjahren (ungefähr Meter).1016

Also: 100 Milliarden Sterne in der Zielgalaxie, jeder mit dem Zielradius , ergeben eine Gesamtzielfläche von m .∼2R⊙1011×π(2R⊙)2≈103022

Die Fläche der Zielgalaxie beträgt m . Die Wahrscheinlichkeit, dass unsere Sonne einen Stern in der anderen Galaxie trifft, beträgt also - oder ungefähr einen in einer Billion.πRgal2≈10422 ≈ 10 30 / 10 42 = 10 - 122≈1030/1042=10−12

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stern aus unserer Galaxie keinen Stern in der anderen Galaxie trifft, ist .(1−10−12)1011≈0.90

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

Peter Erwin
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Unter Berücksichtigung der Roche-Grenzwert-Trennungen (die zu Teilkollisionen führen?) Und der dichteren Mittelteile der beiden kollidierenden Galaxien, was voraussichtlich passieren wird, würde ich denken, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision steigt, aber die Mathematik darauf zu laufen, wird für mich etwas problematisch . Trotzdem Requisiten zum Rechnen.
userLTK
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Nun, die ursprüngliche Frage betraf "Kollisionen", also ging ich damit um. Ich habe auch die Gravitationsfokussierung vernachlässigt, was den effektiven Aufprallparameter und damit die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen erhöht. Aber das bringt Ihnen immer noch nicht mehr als eine oder zwei Größenordnungen, was bedeutet, dass die Chancen von 1 zu einer Billion auf beispielsweise eine von 10 oder 100 Milliarden steigen. Immer noch völlig unbedeutend.
Peter Erwin
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Eine erhöhte zentrale Dichte ändert nichts an der Grundwahrscheinlichkeit, dass ein zufälliger einzelner Stern (wie die Sonne) kollidiert: Sicherlich mehr Sterne pro Quadratmeter in einem Teil der Zielgalaxie, aber sie befinden sich jetzt in einem kleineren Bereich Es ist schwieriger, die Region mit diesen Sternen zu treffen. (Die Mathematik bricht ab.)
Peter Erwin
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Es ist wahr, dass die dichten Zentren der beiden Galaxien, wenn Sie die gesamte Fusion (über die erste Kollision hinaus) über dynamische Reibung und Verschmelzung in das gemeinsame Zentrum spiralförmig laufen lassen , so dass die Wahrscheinlichkeit, dass einige Sterne kollidieren, höher ist.
Peter Erwin