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

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.

El sol podría estar muerto para cuando eso suceda, por lo que la parte específica de esa pregunta podría no ser relevante. Pero la densidad de 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 la estrella realmente ocupa es mucho más pequeño que el espacio entre las estrellas en ambas galaxias.
@ACAC ¿Por qué dices podría? ¿Qué bit es lo suficientemente incierto para atraer una palabra calificativa? Yo digo que el Sol estará vivo cuando ocurra la colisión.
Hay una subsección completa sobre esta pregunta en la página relevante de Wikipedia. en.m.wikipedia.org/wiki/Andromeda –Milky_Way_collision
Creo que la posibilidad de que nuestro sol se vea involucrado en una colisión es extremadamente baja. Que una estrella golpee a otra estrella durante la colisión, he escuchado a la gente decir que eso no sucederá, pero me resulta difícil de creer. Pero las estrellas están lo suficientemente dispersas como para que las colisiones sean bastante raras. (No quiero responder porque no estoy 100% seguro). Si se observan colisiones estelares dentro de las galaxias, pensaría que ocurrirían, al menos unas cuantas veces, en una fusión galáctica. en.wikipedia.org/wiki/Stellar_collision
astronomy.stackexchange.com/questions/1911/… contiene varias respuestas que abordan esta pregunta.
@RobJeffries Wikipedia dice que la colisión con Andrómeda ocurrirá en 4.500 millones de años y podría haber jurado que se esperaba que el sol fuera un gigante rojo para entonces, pero ahora que lo leí parece que se espera que el sol dure> 5.5b años. Originalmente pensé que los 2 eventos estarían lo suficientemente cerca como para que haya una alta probabilidad de que el sol sea una enana blanca para entonces.
Se tardarían 5.500 millones de años en llegar al 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

Respuestas (1)

Veamos qué obtenemos de algunas estimaciones al dorso del sobre.

Imagina arrojar una estrella (por ejemplo, el Sol) a la otra galaxia. ¿Qué tan probable es que choquemos con una estrella en la otra galaxia? Bueno, es básicamente proporcional a qué tan grande es el objetivo de cada estrella en la otra galaxia (su área 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 que roza a la otra como una colisión). Supongamos también que las estrellas están distribuidas más o menos uniformemente en un disco circular. Dado que "100 000 años luz" es una estimación común (y no completamente loca) del tamaño de la Vía Láctea, eso es un círculo de radio = 50 000 años luz (alrededor de 10 dieciséis metros).

Entonces: 100 mil millones de estrellas en la galaxia objetivo, cada una con un radio objetivo ∼ 2 R ⊙ , nos da un área objetivo total de 10 11 × π ( 2 R ⊙ ) 2 ≈ 10 30 metro 2 .

El área de la galaxia objetivo es π R gramo a yo 2 ≈ 10 42 metro 2 . Entonces, la posibilidad de que nuestro Sol golpee una estrella en la otra galaxia es ≈ 10 30 / 10 42 = 10 − 12 -- o alrededor de uno en un billón.

Las probabilidades de que una estrella de nuestra galaxia no choque con una estrella de la otra galaxia serían ( 1 − 10 − 12 ) 10 11 ≈ 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.

Teniendo en cuenta las rupturas del límite de Roche (¿lo que lleva a colisiones parciales?) y las partes centrales más densas de las dos galaxias que chocan, lo que se espera que suceda, creo que las probabilidades de colisión aumentan, pero ejecutar las matemáticas se vuelve un poco problemático para mí. . Aún así, apoyos en hacer los cálculos.
Bueno, la pregunta original era sobre "colisiones", así que seguí con eso. También descuidé el enfoque gravitacional, que aumenta el parámetro de impacto efectivo y, por lo tanto, las probabilidades de colisiones. Pero eso aún no le dará más de uno o dos órdenes de magnitud, lo que significa que las posibilidades van de 1 en un billón a, digamos, uno en 10 o 100 mil millones. Todavía completamente insignificante.
El aumento de la densidad central no cambia la probabilidad base de que una estrella individual al azar (como el Sol) colisione: claro, 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.)
Es cierto que los centros densos de las dos galaxias, si dejas que se desarrolle toda la fusión (más allá de la primera colisión), girarán en espiral hacia el centro común a través de la fricción dinámica y se fusionarán, por lo que las probabilidades de que algunas estrellas colisionen serán mayores.
¿Cuáles son las posibilidades de que una estrella colisione con otra durante una colisión galáctica?
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