Jaka byłaby statystycznie średnia odległość najbliższej czarnej dziury?

Najbliższa potwierdzona czarna dziura znajduje się kilka tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Nasza galaktyka ma około 100 miliardów gwiazd. Nie znalazłem żadnych wiarygodnych informacji na temat liczby czarnych dziur w stosunku do gwiazd w naszej galaktyce. Niektóre źródła podają, że mniej więcej jeden na tysiąc.

Chciałbym oszacować, jak blisko czarnej dziury byłyby dane, które mamy. Gdybym sam wykonał obliczenia, użyłbym objętości galaktyki i liczby znajdujących się w niej gwiazd. Dałoby to średnią liczbę gwiazd na pewną objętość, a poza tym średnią liczbę czarnych dziur na objętość. Trzeba też wziąć pod uwagę rozkład gwiazd, ponieważ nasza część galaktyki nie jest tak gęsto zaludniona. Z tego można było uzyskać statystycznie przybliżoną odległość najbliższej czarnej dziury.

Czy ktoś jest wyposażony w wystarczającą ilość informacji, aby podać szacunek?

Zasadniczo potrzebny jest stosunek czarnych dziur do gwiazd dla naszej galaktyki, a następnie lista x najbliższych gwiazd i ich odległości, gdzie x jest stosunkiem.

( Pytam o to, ponieważ czarne dziury są przedmiotem zainteresowania i będą musiały być odwiedzane w przyszłości. Biorąc pod uwagę, że nasze możliwości kosmiczne mogą być ograniczone do odległości kilkudziesięciu lat świetlnych w najbliższej przyszłości, liczba ta jest interesujące. )

Załóżmy, że gwiazd kiedykolwiek narodziło się w galaktyce Drogi Mlecznej i nadało im masy od 0,1 do 100 . Następnie załóżmy, że narodziły się gwiazdy o rozkładzie masy zbliżonym do funkcji masy Salpetera - . Następnie załóżmy, że wszystkie gwiazdy o masie kończą swoje życie jako czarne dziury.$N$$M_{\odot}$$n(m) \propto m^{-2.3}$$m>25M_{\odot}$

Więc jeśli , to a zatem .$n(m) = Am^{-2.3}$

Liczba utworzonych czarnych dziur wyniesie tj. 0,06% gwiazd w Galaktyce stanie się czarne dziury. NB: Skończony czas życia galaktyki nie ma tu znaczenia, ponieważ jest znacznie dłuższy niż czas życia prekursorów czarnej dziury.

Teraz podążam za innymi odpowiedziami, skalując do liczby gwiazd w sąsiedztwie Słońca, która wynosi około 1000 w kuli o promieniu 15 szt. szt. . Zakładam, że skoro gwiezdna skala życia jak i czasy życia Słońca zbliżają się do wieku Galaktyki, prawie wszystkie gwiazdy, które kiedykolwiek się narodziły, wciąż żyją. Tak więc gęstość czarnej dziury wynosi szt. a więc jest jedna czarna dziura w obrębie 18 szt.- 3 M - 2,5 ≃ 4,5 × 10 - 5 - $\simeq 0.07$$^{-3}$$M^{-2.5}$$\simeq 4.5 \times 10^{-5}$$^{-3}$

OK, więc dlaczego ten numer może być nieprawidłowy? Chociaż liczba ta jest bardzo niewrażliwa na zakładany górny limit masy gwiazd, jest bardzo wrażliwa na założony dolny limit masy. Może to być wyższe lub niższe w zależności od bardzo niepewnych szczegółów późnej ewolucji gwiezdnej i utraty masy od masywnych gwiazd. Może to podnieść lub obniżyć naszą odpowiedź.

Pewien ułamek tych czarnych dziur połączą się z innymi czarnych dziur lub uniknie Galaxy powodu „rzutach” Z wybuchu supernowej lub interakcji z innymi gwiazdy ich gęsty, klastry środowisku urodzeń (chociaż nie wszystkich czarnych dziur wymagają eksplozji supernowej dla ich stworzenie). Nie wiemy, co to za frakcja, ale zwiększa naszą odpowiedź o czynnik .( 1 - F ) - 1 /$f$$(1-f)^{-1/3}$

Nawet jeśli nie uciekną, jest wysoce prawdopodobne, że czarne dziury będą miały znacznie większą dyspersję prędkości, a zatem dyspersję przestrzenną powyżej i poniżej płaszczyzny galaktycznej w porównaniu z gwiazdami „normalnymi”. Jest to szczególnie ważne, biorąc pod uwagę, że większość czarnych dziur będzie bardzo stara, ponieważ większość formacji gwiazd (w tym formowanie masywnych gwiazd) miała miejsce na wczesnym etapie życia Galaktyki, a prekursory czarnej dziury umierają bardzo szybko. Stare gwiazdy (i czarne dziury) mają „podgrzaną” kinematykę, tak że zwiększa się ich prędkość i dyspersje przestrzenne.

Stwierdzam, że czarne dziury będą w związku z tym niedostatecznie reprezentowane w sąsiedztwie Słońca w porównaniu z powyższymi surowymi obliczeniami, dlatego należy traktować 18pc jako dolną granicę wartości oczekiwanej , chociaż oczywiście jest możliwe (choć nie prawdopodobne), że bliżej może istnieć.

To tylko przybliżony szacunek. Ale liczba supernowych w Drodze Mlecznej wynosi około 2-5 / 100 lat ( tu i tutaj ). Na Drodze Mlecznej znajduje się około gwiazd. Pod warunkiem, że wskaźnik supernowych nie zmienił się znacznie w historii (co jest duże, jeśli to prawdopodobnie nie działa), całkowita liczba supernowych wyniesie - . Nie wiem, ile supernowych spowoduje czarną dziurę, ale jeśli oszacujemy 10% - 30%, może nie być tak źle. Doprowadziłoby to do - gwiezdnych czarnych dziur w Drodze Mlecznej. Innymi słowy, jedna gwiazda z lat 2000-15000 powinna być czarną dziurą. 2 5 × 10 8 2 × 10 7 1,5 × 10 $3 \times 10^{11}$$2$$5\times 10^8$$2\times 10^7$$1.5\times 10^8$

Jeśli wokół Słońca znajduje się 1000 gwiazd w 50,9 li, przy tej gęstości byłaby jedna gwiezdna czarna dziura na 100 - 200 ly.

Znalazłem bazę danych najbliższych gwiazd w odległości 25 parseków. Baza danych zawiera 2608 gwiazd, biorąc pod uwagę niezbyt dokładne oszacowanie 1 czarnej dziury na 1000 gwiazd, dałoby 2,6 czarnej dziury w ciągu 81,5 l (1 parsek = 3,26 lat świetlnych).

Biorąc tylko najbliższe 1000 gwiazd z bazy danych, maksymalna odległość wynosi 50,9 ly, więc w tej odległości znajduje się średnio jedna czarna dziura. Średnia odległość wszystkich 1000 gwiazd wynosi 35,8 li, i jest to średnia odległość do tej prawdopodobnej czarnej dziury.

Bardziej dokładny współczynnik sprawiłby, że byłoby to znacznie bardziej interesujące. Wyobraź sobie stosunek od 1 do 100. Wtedy średni dystans wynosi zaledwie 14,3 ly.