¿Qué tan lejos es probable que esté el remanente de estrella compacta más cercano?

No puede haber una enana blanca más cercana. Las enanas blancas más frías y antiguas (3000K) serían raras, pero aún son lo suficientemente luminosas.$6\times10^{-6} L_{\odot}$haber sido fácilmente detectado a distancias más cercanas que Sirius. A la distancia de Sirius, dicho objeto tendría una magnitud visual de alrededor de 12-13 y sería más brillante en longitudes de onda del infrarrojo cercano donde todos los estudios del cielo como 2MASS definitivamente lo habrían detectado por su paralaje.

Las estrellas de neutrones y los agujeros negros podrían ser casi indetectables, pero se espera que sean aproximadamente 10 y 100 veces más raros, respectivamente. Calculado de la siguiente manera:

Supongamos que$N$alguna vez han nacido estrellas en la galaxia de la Vía Láctea, y les han dado masas entre 0,1 y 100$M_{\odot}$. A continuación, suponga que las estrellas han nacido con una distribución de masa que se aproxima a la función de masa de Salpeter:$n(m) \propto m^{-2.3}$. Entonces suponga que todas las estrellas con masa$m>25M_{\odot}$terminan sus vidas como agujeros negros, todas las estrellas con$8<m/M_{\odot}<25$terminan sus vidas como estrellas de neutrones y aproximadamente la mitad de las estrellas con$0.9<m/M_{\odot}<8$terminan sus vidas como enanas blancas (la otra mitad todavía están vivas como estrellas de secuencia principal, al igual que todas las estrellas que nacen con masas más bajas).

Así que si$n(m) = Am^{-2.3}$, después

$$N = \int^{100}_{0.1} A m^{-2.3}\ dm$$ y por lo tanto$A=0.065N$.

El número de agujeros negros creados será

$$N_{BH} = \int^{100}_{25} Am^{-2.3}\ dm = 6.4\times10^{-4} N$$ es decir, el 0,064% de las estrellas de la Galaxia se convierten en agujeros negros. NB: El tiempo de vida finito de la galaxia es irrelevante aquí porque es mucho más largo que el tiempo de vida de los progenitores de los agujeros negros.

De manera similar, el número de estrellas de neutrones

$$N_{NS} = \int^{25}_{8} Am^{-2.3}\ dm = 2.6\times10^{-3}N$$ y el número de enanas blancas $$N_{WD} = 0.5\times \int^{8}_{0.9} Am^{-2.3}\ dm = 0.027 N$$

Ahora usamos estos resultados como factores de escala para aplicar a la población estelar local. Hay alrededor de 1000 estrellas "normales" en una esfera de 15 pc de radio, por lo tanto, una densidad de 0,07 pc$^{-3}$. Por lo tanto, uno usa los resultados anteriores para calcular la densidad de los remanentes compactos y luego toma$(3/4\pi n)^{1/3}$como una estimación de la distancia media a uno de ellos. Esto da un valor esperado de 18 pc al agujero negro más cercano, 11 pc a la estrella de neutrones más cercana y 5 pc a la enana blanca más cercana.

Por lo tanto, la distancia a la enana blanca más cercana es aproximadamente la esperada. Por las razones discutidas en mi respuesta a esta pregunta relacionada, es probable que la distancia calculada hasta el agujero negro y los restos de estrellas de neutrones más cercanos sea una subestimación porque muchos escapan de la galaxia o tienen dispersiones de muy alta velocidad y alturas de escala galáctica mucho más grandes que las estrellas normales. Entonces, si bien es posible que exista uno invisible más cerca que Sirius, es muy poco probable.

¿Cómo se podría detectar un objeto así? Una estrella de neutrones vieja y fría o un agujero negro podrían ser completamente indetectables en todas las longitudes de onda de la radiación electromagnética, aunque podría ser fructífero examinar cuidadosamente cualquier detección candidata [ver más abajo] en busca de signos de emisión de rayos X debido a la acumulación del medio interestelar) . Pero creo que su pregunta es la sugerencia correcta. Es probable que los objetos tengan un movimiento propio sustancial y, por lo tanto, existe una posibilidad decente de que vea una firma de lente gravitacional "en movimiento". Esto aún sería muy pequeño a menos que el objeto pasara directamente frente a una estrella de fondo, pero tal evento de microlente sería transitorio y es posible que no se observe. Lo más probable es que Gaia detecte los cambios sutiles en las posiciones de las estrellas de fondo que cambian durante los 5 años de su misión. Según tu otra pregunta:¿Gaia detectará estrellas de neutrones inactivas?