Quelles sont les chances qu'une étoile entre en collision avec une autre lors d'une collision galactique?

Mon exemple spécifique pour la question est la future collision des galaxies Voie lactée (notre propre galaxie) et Andromède dans quelques milliards d'années. L'étoile en question est évidemment le soleil dans ce cas. Je veux savoir les chances d'une collision avec une autre étoile et si c'est significatif ou non.

— Mobal
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Le soleil pourrait être mort au moment où cela se produit, de sorte que la partie spécifique de cette question pourrait ne pas être pertinente. Mais la densité d'étoiles dans une galaxie n'est pas élevée dans les bras où le soleil est mais plus élevée dans le noyau galactique. Les étoiles comme le soleil n'entreront probablement en collision avec rien car le volume que l'étoile occupe réellement est beaucoup plus petit que l'espace entre les étoiles dans les deux galaxies.

— ACAC

@ACAC Pourquoi dites-vous pouvoir? Quel bit est suffisamment incertain pour attirer un mot de qualification? Je dis que le Soleil sera vivant lorsque la collision aura lieu.

— Rob Jeffries

Il y a toute une sous-section sur cette question sur la page Wikipédia correspondante. en.m.wikipedia.org/wiki/Andromeda –Milky_Way_collision

— Rob Jeffries

astronomy.stackexchange.com/questions/1911/… contient plusieurs réponses qui répondent à cette question.

— Rob Jeffries

5,5 milliards d'années seraient pour atteindre la fin de la séquence principale. Plutôt 7,7 milliards pour devenir une naine blanche. par exemple arxiv.org/abs/0801.4031 @ACAC

— Rob Jeffries

Voyons ce que nous obtenons de certaines estimations au dos de l'enveloppe.

Imaginez jeter une étoile (par exemple, le Soleil) sur l'autre galaxie. Quelle est la probabilité que nous touchions une étoile dans l'autre galaxie? Eh bien, c'est essentiellement proportionnel à la taille d'une cible de chaque étoile dans l'autre galaxie (sa surface en coupe transversale) par rapport à la taille de la galaxie entière, multiplié par le nombre total d'étoiles dans la galaxie cible.

Supposons que c'est le scénario de la Voie lactée-Andromède, donc chaque galaxie a environ 100 milliards d'étoiles, et chaque étoile a à peu près la même taille que le Soleil (certaines sont beaucoup plus grandes, la plupart sont plus petites). La zone cible réelle pour une étoile individuelle est un cercle avec deux fois le rayon de l'étoile (nous comptons une étoile en train de brouter l'autre comme une collision). Supposons également que les étoiles soient plus ou moins uniformément réparties dans un disque circulaire. Étant donné que "100 000 années-lumière" est une estimation courante (et pas complètement folle) de la taille de la Voie lactée, c'est un cercle de rayon = 50 000 années-lumière (environ $10^{16}$ mètres).

Donc: 100 milliards d'étoiles dans la galaxie cible, chacune avec un rayon cible $\sim 2 R_{\odot}$ , nous donne une zone cible totale de $10^{11} \times \pi (2 R_{\odot})^{2} \approx 10^{30}$ m $^{2}$ .

La zone de la galaxie cible est $\pi R_{gal}^{2} \approx 10^{42}$ m $^{2}$ . Donc, la chance que notre Soleil frappe une étoile dans l'autre galaxie est $\approx 10^{30} / 10^{42} = 10^{-12}$ - ou environ un sur mille milliards.

Les chances qu'une étoile de notre galaxie ne frappe pas une étoile dans l'autre galaxie seraient $(1 - 10^{-12})^{10^{11}} \approx 0.90$ .

Il n'y a donc qu'environ 10% de chances qu'une (ou plusieurs) des 100 milliards d'étoiles de la galaxie frappe une étoile dans l'autre galaxie. Et les chances qu'une étoile en particulier (comme notre Soleil) frappe une étoile dans l'autre galaxie est d'environ une sur mille milliards.

— Peter Erwin
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L'affacturage dans Roche limite les ruptures (conduisant à des collisions partielles?) Et les parties centrales plus denses des deux galaxies entrent en collision, ce qui devrait se produire, je pense que les chances de collision augmentent, mais l'exécution des calculs sur cela devient un peu problématique pour moi . Pourtant, les accessoires pour faire le calcul.

— userLTK

Eh bien, la question initiale portait sur les «collisions», alors je suis allé avec ça. J'ai également négligé la focalisation gravitationnelle, ce qui augmente le paramètre d'impact effectif et donc les risques de collisions. Mais cela ne vous apportera toujours pas plus d'un ou deux ordres de grandeur, ce qui signifie que les chances passeront de 1 sur mille milliards à, disons, une sur 10 ou 100 milliards. Toujours tout à fait insignifiant.

— Peter Erwin

L'augmentation de la densité centrale ne change pas les chances de base pour qu'une étoile individuelle aléatoire (comme le Soleil) entre en collision: bien sûr, plus d'étoiles par mètre carré dans une partie de la galaxie cible, mais elles sont maintenant dans une zone plus petite, donc c'est plus difficile de frapper la région avec ces étoiles. (Le calcul s'annule.)

— Peter Erwin

Il est vrai que les centres denses des deux galaxies, si vous laissez la fusion se dérouler (au-delà de la première collision) en spirale dans le centre commun via un frottement et une fusion dynamiques, de sorte que les chances que certaines étoiles entrent en collision seront plus élevées.

— Peter Erwin