¿Cuáles son las posibilidades de que una estrella choque con otra durante una colisión galáctica?

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Mi ejemplo específico para la pregunta es la futura colisión de las galaxias Vía Láctea (nuestra propia galaxia) y Andrómeda en un par de miles de millones de años. La estrella en cuestión es obviamente el sol en este caso. Quiero saber las posibilidades de una colisión con otra estrella y si es importante o no.

star the-sun galaxy milky-way Mobal
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Para cuando eso suceda, el sol podría estar muerto, por lo que la parte específica de esa pregunta podría no ser relevante. Pero la densidad de las estrellas en una galaxia no es alta en los brazos donde está el sol, sino más alta en el núcleo galáctico. Es muy probable que las estrellas como el sol no choquen con nada porque el volumen que ocupa realmente la estrella es mucho menor que el espacio entre las estrellas en ambas galaxias.
ACAC
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@ACAC ¿Por qué dices poder? ¿Qué bit es lo suficientemente incierto como para atraer una palabra de calificación? Digo que el Sol estará vivo cuando tenga lugar la colisión.
Rob Jeffries
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Hay una subsección completa sobre esta pregunta en la página relevante de Wikipedia. en.m.wikipedia.org/wiki/Andromeda –Milky_Way_collision
Rob Jeffries
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astronomy.stackexchange.com/questions/1911/… contiene varias respuestas que abordan esta pregunta.
Rob Jeffries
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5.500 millones de años serían alcanzar el final de la secuencia principal. Más como 7.7 mil millones para convertirse en una enana blanca. por ejemplo, arxiv.org/abs/0801.4031 @ACAC
Rob Jeffries

Respuestas:

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Veamos qué obtenemos de algunas estimaciones al final del sobre.

Imagina lanzar una estrella (por ejemplo, el Sol) a la otra galaxia. ¿Qué tan probable es que golpeemos una estrella en la otra galaxia? Bueno, es básicamente proporcional a cuán grande es un objetivo de cada estrella en la otra galaxia (su área de sección transversal) en comparación con el tamaño de toda la galaxia, multiplicado por el número total de estrellas en la galaxia objetivo.

Supongamos que es el escenario de la Vía Láctea-Andrómeda, por lo que cada galaxia tiene alrededor de 100 mil millones de estrellas, y cada estrella tiene aproximadamente el mismo tamaño que el Sol (algunas son mucho más grandes, la mayoría son más pequeñas). El área objetivo real para una estrella individual es un círculo con el doble del radio de la estrella (estamos contando una estrella simplemente rozando la otra como colisión). Supongamos también que las estrellas están distribuidas de manera más o menos uniforme en un disco circular. Como "100,000 años luz" es una estimación común (y no completamente descabellada) del tamaño de la Vía Láctea, es un círculo de radio = 50,000 años luz (aproximadamente1016 metros).

Entonces: 100 mil millones de estrellas en la galaxia objetivo, cada una con radio objetivo ∼2R⊙, nos da un área objetivo total de 1011×π(2R⊙)2≈1030 metro2.

El área de la galaxia objetivo es πRgal2≈1042 metro2. Entonces, la posibilidad de que nuestro Sol golpee una estrella en la otra galaxia es≈1030/1042=10−12 - o alrededor de uno en un billón.

Las probabilidades de que cualquier estrella de nuestra galaxia no golpee una estrella en la otra galaxia sería(1−10−12)1011≈0.90.

Entonces, solo hay un 10% de posibilidades de que una (o más) de las 100 mil millones de estrellas de la galaxia golpeen una estrella en la otra galaxia. Y las posibilidades de que una estrella en particular (como nuestro Sol) golpee una estrella en la otra galaxia es de una en un billón.

Peter Erwin
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Teniendo en cuenta las rupturas de límites de Roche (¿conducen a colisiones parciales?) Y las partes centrales más densas de las dos galaxias colisionando, lo que se espera que suceda, creo que las probabilidades de colisión aumentan, pero ejecutar las matemáticas es un poco problemático para mí . Aún así, apoyos en hacer las matemáticas.
userLTK
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Bueno, la pregunta original era sobre "colisiones", así que seguí con eso. También descuidé el enfoque gravitacional, lo que aumenta el parámetro de impacto efectivo y, por lo tanto, las probabilidades de colisiones. Pero eso todavía no le dará más de uno o dos órdenes de magnitud, lo que significa que las posibilidades van de 1 en un billón a, por ejemplo, uno en 10 o 100 mil millones. Todavía completamente insignificante.
Peter Erwin
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El aumento de la densidad central no cambia la posibilidad de que una estrella individual aleatoria (como el Sol) choque: claro, hay más estrellas por metro cuadrado en una parte de la galaxia objetivo, pero ahora están en un área más pequeña, por lo que es más difícil golpear la región con esas estrellas. (Las matemáticas se cancelan.)
Peter Erwin
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Que es cierto que los densos centros de las dos galaxias, si dejar que toda la fusión jugar fuera (más allá de la primera colisión) en espiral hacia el centro común a través de fricción dinámica y la fusión, por lo que las probabilidades de que algunas estrellas chocarán serán más altos.
Peter Erwin