Cơ hội của một ngôi sao va chạm với nhau trong vụ va chạm thiên hà là gì?

Ví dụ cụ thể của tôi cho câu hỏi là sự va chạm trong tương lai của các thiên hà Milky Way (thiên hà của chúng ta) và Andromeda trong một vài tỷ năm. Ngôi sao trong câu hỏi rõ ràng là mặt trời trong trường hợp này. Tôi muốn biết khả năng va chạm với một ngôi sao khác và liệu nó có đáng kể hay không.

Chúng ta hãy xem những gì chúng ta nhận được từ một số ước tính ngược.

Hãy tưởng tượng ném một ngôi sao (ví dụ: Mặt trời) vào thiên hà khác. Làm thế nào có khả năng chúng ta sẽ chạm một ngôi sao trong thiên hà khác? Chà, về cơ bản tỷ lệ thuận với mức độ mục tiêu của mỗi ngôi sao trong thiên hà khác (diện tích mặt cắt ngang của nó) so với kích thước của toàn bộ thiên hà, nhân với tổng số sao trong thiên hà mục tiêu.

Giả sử đó là kịch bản Milky Way-Andromeda, vì vậy mỗi thiên hà có khoảng 100 tỷ ngôi sao và mỗi ngôi sao có kích thước tương đương Mặt trời (một số lớn hơn nhiều, hầu hết đều nhỏ hơn). Vùng mục tiêu thực tế cho một ngôi sao riêng lẻ là một vòng tròn có bán kính gấp đôi sao (chúng ta đang đếm một ngôi sao chỉ sượt qua ngôi sao kia như một vụ va chạm). Chúng ta cũng giả sử các ngôi sao được phân phối đều hoặc ít hơn trong một đĩa tròn. Vì "100.000 năm ánh sáng" là ước tính phổ biến (và không hoàn toàn điên rồ) về kích thước của Dải Ngân hà, đó là một vòng tròn bán kính = 50.000 năm ánh sáng (khoảng mét).$10^{16}$

Vì vậy: 100 tỷ ngôi sao trong thiên hà mục tiêu, mỗi ngôi sao có bán kính mục tiêu , cho chúng ta tổng diện tích mục tiêu là m .$\sim 2 R_{\odot}$$10^{11} \times \pi (2 R_{\odot})^{2} \approx 10^{30}$2$^{2}$

Diện tích của thiên hà đích là m . Vì vậy, cơ hội Mặt trời của chúng ta chạm vào một ngôi sao trong thiên hà khác là - hoặc khoảng một nghìn tỷ.$\pi R_{gal}^{2} \approx 10^{42}$2≈1030/1042=10-12$^{2}$$\approx 10^{30} / 10^{42} = 10^{-12}$

Tỷ lệ cược của bất kỳ ngôi sao nào trong thiên hà của chúng ta không chạm vào một ngôi sao trong thiên hà khác sẽ là .$(1 - 10^{-12})^{10^{11}} \approx 0.90$

Vì vậy, chỉ có khoảng 10% cơ hội một (hoặc nhiều hơn) trong số 100 tỷ ngôi sao của thiên hà chạm vào một ngôi sao trong thiên hà khác. Và cơ hội của bất kỳ một ngôi sao cụ thể nào (như Mặt trời của chúng ta) chạm vào một ngôi sao trong thiên hà khác là khoảng một nghìn tỷ.