¿El tiempo esperado para que una estrella en una galaxia elíptica colisione con otra estrella es menor que la edad promedio de las galaxias elípticas?

Según el artículo de Wikipedia Galaxia elíptica, las galaxias elípticas tienen una concentración de gas entre las estrellas mucho menor que las galaxias espirales. Sé que hasta que el gas está por debajo de cierta concentración, sus átomos no viajan muy lejos entre colisiones y sigue las leyes normales de los gases y el gas en realidad fluye hacia las estrellas cuando pasan. Sé que cuando el gas interestelar está en una concentración tan baja que los átomos, en promedio, viajan una distancia mucho mayor que el diámetro promedio de una estrella en la galaxia elíptica en la que se encuentra, el gas no sigue las leyes normales de los gases y el gas obtiene principalmente absorbido en las estrellas al dirigirse hacia una y chocar con ella en lugar de fluir hacia una y la relación entre la tasa de absorción de gas en las estrellas y la concentración de gas interestelar es menor, y una estrella tiene aproximadamente el mismo tiempo esperado antes de chocar con otra estrella que tiene un átomo de gas interestelar antes de chocar con una estrella. También sé que cuando el medio interestelar está en la concentración de equilibrio, hay 3 posibles fuerzas impulsoras para la reducción del gas interestelar; formación de estrellas, flujo de gas interestelar hacia las estrellas y colisiones aleatorias de átomos de gas interestelar con una estrella que solo pueden ocurrir en concentraciones muy bajas; y 2 fuerzas impulsoras del aumento del gas interestelar, el lento escape de las moléculas de gas de las estrellas y las colisiones entre estrellas porque las colisiones ocurren a una velocidad lo suficientemente alta como para producir una explosión en lugar de combinarse en una estrella más grande. ¿Qué fuerza impulsora para la reducción del gas interestelar es la más grande? También, ¿Qué fuerza impulsora para el aumento del gas interestelar es mayor? Si se trata de formación de estrellas, eso significa que el gas interestelar tiene una concentración lo suficientemente alta como para seguir las leyes normales de los gases, pero dado que la cantidad de gas interestelar está en equilibrio, la principal fuerza impulsora del aumento del gas interestelar son las colisiones entre estrellas. Si es el escape lento de gas de las estrellas, la principal fuerza impulsora de la disminución del gas interestelar podría ser el flujo de gas hacia las estrellas o las colisiones aleatorias de moléculas de gas con estrellas, pero no la formación de estrellas. Si la principal fuerza impulsora de la reducción de la concentración interestelar de gas son las colisiones de las moléculas de gas con las estrellas,

Por otro lado, si la concentración de gas interestelar aún no ha alcanzado el equilibrio, podría ser que no haya pasado suficiente tiempo para que el gas interestelar no siga las leyes normales de los gases y la formación de estrellas se produzca principalmente por la fusión del gas en estrellas. También podría ser que el gas interestelar comenzó a sumergirse exponencialmente hasta que dejó de seguir las leyes normales de los gases y luego la velocidad a la que se divide exponencialmente se redujo en gran medida, por lo que aún no ha tenido tiempo de alcanzar la concentración de equilibrio.

Esta pregunta es actualmente un "muro de texto". Sería bueno si pudieras dividirlo en párrafos y oraciones más cortas.
Me duelen los ojos de tratar de leer la pregunta, pero: La densidad numérica de los átomos, incluso en las regiones más diluidas de una elíptica, es del orden 10 − 3 – 10 − 2 C metro − 3 . Por el contrario, la densidad numérica de estrellas en las regiones estelares más densas es como máximo 10 3 estrellas por parsec cúbico , o 10 − 54 C metro − 3 . Entonces, un átomo tiene muchas, muchas, muchas más probabilidades de colisionar con una estrella u otro átomo que dos estrellas.
Cambió su pregunta, lo que podría haber invalidado mi respuesta. Esto está mal visto en SE; Le pediría que deshaga su edición y haga una nueva pregunta si es necesario.
Escribiste una respuesta tan pronto como yo escribí mi pregunta.
Edité mi pregunta porque te quejaste de que era un muro de texto. No vi una respuesta en el momento en que comencé a hacer la edición y luego, mientras estaba en medio de la edición, vi que escribiste una respuesta. Según mi pregunta en meta.stackexchange.com/questions/298932/… , pensé que era mejor pensar detenidamente lo que quiero escribir antes de escribirlo. No pude hacer eso porque aún no veía un problema con la forma en que estaba antes de que usted se quejara de que era un muro de texto.

Respuestas (1)

La escala de tiempo de colisión para una estrella en la vecindad solar es 1

t C ≃ 5 × 10 10  Gyr ( R R ⊙ ) − 2 ( v 30  kms − 1 ) − 1 ( norte 0.1  ordenador personal − 3 ) − 1
donde R es el radio de una estrella, v es su velocidad relativa a las estrellas a su alrededor, y norte es la densidad numérica estelar. Ese número no está en años; está en miles de millones de años. Está viendo escalas de tiempo de colisión del orden de ∼ 10 19  años , muchos órdenes de magnitud mayor que la edad actual del universo. Incluso cambiando v y norte un poco realmente no puede reducir eso significativamente.

Sí, hay muchas estrellas en una galaxia. Las estimaciones actuales ponen alrededor de 100 mil millones de estrellas en la Vía Láctea, más o menos. Así que sí, ciertamente es probable que dos de sus estrellas de una galaxia choquen antes de ahora (y estoy ignorando fusiones en sistemas binarios, así como cúmulos globulares, que también ven muchas colisiones estelares). Pero la escala de tiempo de colisión para cualquier estrella individual es mucho, mucho mayor que la edad actual de su galaxia madre.

Probablemente puedas ver por qué las galaxias suelen modelarse como sistemas sin colisiones . Se utiliza la versión sin colisiones de la ecuación de Boltzmann , que simplifica bastante los cálculos.

1 Hago referencia a mi libro de texto, Fundamentos de astrofísica , Ryden & Peterson. Ecuación 22.17, página 516.

Te estás asegurando de que la ecuación de colisión esté hablando de colisiones físicas, ¿verdad? Los astrónomos tienden a usar el término colisión para incluir todo tipo de otros tipos, como las colisiones gravitatorias.
@zephyr Sí, solo me refería a colisiones físicas. La sección transversal gravitatoria de una estrella no debería cambiar las cosas en más de un orden de magnitud o dos; para este tipo de aproximación de orden de magnitud, pensé que funcionaría lo suficientemente bien.
¿El tiempo esperado para que una estrella en una galaxia elíptica colisione con otra estrella es menor que la edad promedio de las galaxias elípticas?
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