Tamaño de la galaxia

La primera pregunta es si tal galaxia (menos de 3000 estrellas) es posible. La respuesta clara es sí; Segue II ya cumple esos requisitos. Segue I y Willman I parecen bastante similares en términos de tamaño, masa y relación masa-luz; son pequeños y probablemente contienen mucha materia oscura. Con poblaciones de pocas veces$10^3$estrellas, te estás aventurando en territorio de cúmulos globulares, para ser honesto, pero las grandes cantidades de materia oscura son más indicativas de galaxias de baja masa. Por lo tanto, estoy de acuerdo con la evaluación de Mark ; esto es posible.

frecuencia de planetas

Está buscando que aproximadamente el 10% de sus estrellas alberguen planetas. Esto no parece demasiado descabellado. Las estimaciones del número de planetas en la Vía Láctea varían , pero es posible que haya hasta 1 planeta por estrella (según mediciones optimistas de microlente ). No esperaría que una galaxia enana sea sustancialmente menos propicia para la formación de planetas, por lo que 100 planetas son absolutamente alcanzables en una galaxia enana del tamaño de Segue II.

Estabilidad de los encuentros

Lo principal que me preocupa no es la formación de estos sistemas planetarios, sino su supervivencia. A menudo se piensa que los cúmulos globulares son lugares pobres para los planetas porque los encuentros cercanos entre estrellas son comunes, y los esferoidales enanos a menudo tampoco son buenos. ¹ Podemos calcular el tiempo medio entre encuentros en un cúmulo globular para tener una idea de las escalas de tiempo en las que puede sobrevivir un planeta. cerveza et al. (2004) dan una fórmula para el tiempo esperado antes de que una estrella pase una distancia$b_{\text{min}}$de una estrella de masa$M$:

$$\tau=7\times10^8\left(\frac{n}{10^5\text{ pc}^{-3}}\right)^{-1}\left(\frac{b_{\text{min}}}{\text{AU}}\right)^{-1}\left(\frac{M}{M_{\odot}}\right)^{-1}\frac{v_{\infty}}{10\text{ km s}^{-1}}\text{ years}$$ donde$n$es la densidad numérica estelar y$v_{\infty}$es la dispersión de la velocidad. Digamos que queremos comparar Segue II con un cúmulo globular típico. Estamos viendo un acercamiento a la misma estrella con masa$M$, a la misma distancia$b_{\text{min}}$. Entonces la razón de los tiempos de encuentro es $$\frac{\tau_{\text{Seg}}}{\tau_{\text{GC}}}=\frac{n_{\text{GC}}}{n_{\text{Seg}}}\frac{v_{\infty,\text{Seg}}}{v_{\infty,\text{GC}}}$$ Podemos hacer una estimación aproximada de la densidad numérica estelar media cerca del centro de Segue II: $$n\approx\frac{\mathcal{M}/2}{r_l^3\Upsilon}$$ donde$\mathcal{M}$es la masa total de la galaxia,$r_l$es el radio de media luz , y$\Upsilon$es la relación masa-luz . Supuse que la mitad de las estrellas están dentro del radio de media luz. Sustituyendo esto, obtenemos otra expresión: $$\frac{\tau_{\text{Seg}}}{\tau_{\text{GC}}}=\frac{\mathcal{M}_{\text{GC}}}{\mathcal{M}_{\text{Seg}}}\left(\frac{r_{l,\text{Seg}}}{r_{l,\text{GC}}}\right)^3\frac{\Upsilon_{\text{Seg}}}{\Upsilon_{\text{GC}}}\frac{v_{\infty,\text{Seg}}}{v_{\infty,\text{GC}}}$$ El documento de descubrimiento, Belokurov et al. (2009) , medido$\mathcal{M}=5\times10^5M_{\odot}$,$r_l=34\text{ pc}$,$\Upsilon=650$y$v_{\infty}=3.4\text{ km s}^{-1}$, aunque Kirby et al. (2013) dicen$v_{\infty}=2.2\text{ km s}^{-1}$a lo sumo, utilizando una muestra mayor de estrellas. Un cúmulo globular típico podría tener$\mathcal{M}=10^4M_{\odot}$,$r_l=10\text{ pc}$, y$v_{\infty}=13\text{ km s}^{-1}$, junto con$\Upsilon=2$. Conectar todo esto me da$\tau_{\text{Seg}}/\tau_{\text{GC}}=67$, o$\tau_{\text{Seg}}/\tau_{\text{GC}}=43$utilizando las figuras de Kirby. En otras palabras, los planetas solo deberían sobrevivir durante un orden de magnitud más o menos en Segue II que en un cúmulo globular, que todavía no es mucho tiempo.

Estabilidad de las interacciones de las mareas

Yo diría que los encuentros con otras estrellas son la principal amenaza para la estabilidad del sistema, al menos cerca del centro de Segue II, pero estoy de acuerdo con Mark en que los encuentros con otra galaxia y las subsiguientes interacciones de mareas podrían ser problemáticos. De hecho, es posible que algunas galaxias enanas sean el resultado de galaxias más masivas que posteriormente fueron destrozadas por vecinas (!). El artículo de Astrobites de hoy , de hecho, analiza a D'Souza & Bell (2018) , quienes argumentan que M32 son los restos de una galaxia más grande que Andrómeda destrozó.

También se ha sugerido que varias corrientes estelares alrededor de la Vía Láctea alguna vez fueron galaxias satélites enanas. Los candidatos incluyen:

• El arroyo Helmi
• La corriente de Virgo
• La corriente de Acuario
• El Anillo Monoceros

No está claro si los sistemas planetarios podrían sobrevivir a este tipo de encuentro de marea catastrófico. Pensaría que no lo harían, pero siempre es posible. En cualquier caso, es otro posible peligro al que enfrentarse.

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¹ El único planeta que conocemos es PSR B1620-26 b , en el cúmulo globular M4.

¡Esa es una pregunta muy interesante! Se divide en dos partes: ¿Puedes tener una galaxia de solo mil estrellas y, de ser así, qué tan probable es que la mayoría de sus estrellas tengan un planeta similar a la Tierra?

Primero la cuestión del tamaño de las galaxias. La respuesta es un claro "tal vez". La teoría actual de la formación de galaxias hace que se formen en partes del universo donde la materia oscura era más densa y formó un pozo de gravedad para que se acumulara la materia ordinaria. (AKA, la Red Cósmica ).

Que yo sepa, nunca hemos observado galaxias tan pequeñas como mil estrellas, y no creo que nuestras simulaciones de la interacción de la materia oscura y la materia ordinaria sean lo suficientemente detalladas como para demostrar que es probable que existan galaxias tan pequeñas, pero es difícil ver qué los impediría.

Quizás el mayor problema es si serían estables una vez formados. Las galaxias están muy juntas en comparación con las estrellas o los sistemas solares y su peculiar movimiento es suficiente para que interactúen más de una vez en su vida. (De hecho, hay mucha evidencia de que las galaxias grandes como la Vía Láctea crecen al consumir galaxias más pequeñas que pasan demasiado cerca). Debido a que el pozo de gravedad de una galaxia diminuta es tan poco profundo, esperaría que si se forman, casi todas ellas ser interrumpido por las fuerzas de las mareas mucho antes del presente.

Entonces, las galaxias de 1000 estrellas son posibles, pero muy raras.

Como la gente ha comentado, no hay razón para pensar que la distribución de estrellas con planetas sería diferente en una galaxia de 1000 estrellas que en el vecindario solar, por lo que esperaría que la fracción con planetas similares a la Tierra también sea similar. . La fracción de estrellas que tienen planetas del tamaño de la Tierra parece rondar el 10% o el 15%. En este punto, no tenemos una buena idea de qué fracción de ellos son similares a la Tierra, pero nuestro propio sistema solar da una pista: tenemos dos o tres planetas del tamaño de la Tierra, y uno es similar a la Tierra. Dado que el principio antrópico está en juego aquí (tenía que haber al menos uno ya que estamos aquí) tiene que ser un límite superior fuerte en la fracción.

Entonces, la fracción de estrellas con planetas similares a la Tierra probablemente esté en el rango del 1% al 10%.

En pocas palabras: su escenario es posible pero bastante improbable.