Статистично, якою буде середня відстань найближчої чорної діри?

Найближча підтверджена чорна діра знаходиться за кілька тисяч світлових років від землі. Наша галактика нараховує близько 100 мільярдів зірок. Я не знайшов достовірної інформації щодо кількості чорних дір відношення до зірок для нашої галактики. Деякі джерела говорять про один на тисячу.

Мені хотілося б оцінити, наскільки близькою буде чорна діра з отриманими нами даними. Якби я зробив сам розрахунок, я б використав об'єм галактики та кількість зірок у ній. Це дало б середню кількість зірок на якийсь об'єм, а поза цим - середню кількість чорних дір на об'єм. Розподіл зірок також слід було б врахувати, оскільки наша частина галактики не так густо заселена. З цього можна було отримати статистично приблизну відстань найближчої чорної діри.

Хтось обладнаний достатньою інформацією, щоб дати мені оцінку?

В основному, необхідне співвідношення чорних дір до зірок для нашої галактики, а потім список х найближчих зірок та їх відстаней, де х - відношення.

( Я запитую це, оскільки чорні діри викликають інтерес, і їх доведеться відвідувати в майбутньому. Враховуючи, що наші космічні можливості в найближчому майбутньому можуть бути обмежені відстані в кілька десятків світлових років, це число цікаво. )

Припустимо, що в галактиці Чумацький Шлях колись народжувалося зірок і давали їм масу від 0,1 до 100 . Далі припустимо, що зірки народилися з масовим розподілом, наближеним до функції маси Сальпетера - . Тоді припустимо, що всі зірки масою закінчують своє життя як чорні діри.$N$$M_{\odot}$$n(m) \propto m^{-2.3}$$m>25M_{\odot}$

Отже, якщо , то і, таким чином, .$n(m) = Am^{-2.3}$

Кількість створених чорних дір буде тобто 0,06% зірок у Галактиці стають чорні діри. NB: Кінцевий термін життя галактики тут не має значення, оскільки він набагато довший, ніж термін експлуатації попередників чорної діри.

Тепер я дотримуюсь інших відповідей, масштабуючи кількість зірок у сонячному сусідстві, яка приблизно 1000 у сфері радіусом 15 пк пс . Я припускаю, що як зіркові масштаби життя, як і життя Сонця - це приблизно вік Галактики, що майже всі зірки, що колись народилися, ще живі. Таким чином, щільність чорної діри дорівнює pc і ось одна чорна діра знаходиться в межах 18 шт.- 3 М - 2,5 ≃ 4,5 × 10 - 5 - $\simeq 0.07$$^{-3}$$M^{-2.5}$$\simeq 4.5 \times 10^{-5}$$^{-3}$

Гаразд, то чому це число може бути неправильним? Хоча число дуже нечутливе до передбачуваної верхньої межі маси зірок, воно дуже чутливе до припущеної нижньої межі маси. Це може бути вищим або нижчим, залежно від дуже невизначених деталей пізньої зоряної еволюції та втрати маси від масивних зірок. Це може привести нашу відповідь вгору або вниз.

Деякі фракції з цих чорних дір будуть зливатися з іншими чорними дірами або уникнуть Галактики з - за «кайф» від вибуху наднових або взаємодії з іншими зірками в їх щільному, кластерної середовищем народження (хоча і не всі чорні діри вимагають вибуху наднових для їх створення). Ми не знаємо, що це за дріб, але це збільшує нашу відповідь на коефіцієнт .( 1 - е ) - 1 /$f$$(1-f)^{-1/3}$

Навіть якщо вони не врятуються, велика ймовірність, що чорні діри матимуть набагато більшу дисперсію швидкості і, отже, просторову дисперсію над та під Галактичною площиною порівняно з "нормальними" зірками. Особливо це стосується того, що більшість чорних дір будуть дуже старими, оскільки більшість зіркових утворень (включаючи масивне утворення зірок) відбулося на початку життя Галактики, і попередники чорної діри гинуть дуже швидко. Старі зірки (і чорні діри) мають свою кінематику «нагріту», так що швидкість і просторова дисперсія збільшуються.

Я роблю висновок, що чорні діри, таким чином, будуть недостатньо представлені в сонячному сусідстві порівняно з сирими розрахунками вище, і тому ви повинні ставитись до 18pc як нижню межу величини очікування , хоча, звичайно, можливо (хоча це не вірогідно), що ближче можна було б існувати.

Це лише приблизна оцінка. Але кількість наднових у Чумацькому Шляху становить приблизно 2-5 / 100 років ( тут і тут ). На Чумацькому Шляху є приблизно зірок. За умови, що показник наднових не істотно змінився протягом історії (що велике, якщо це, ймовірно, не працює), загальна кількість наднових складе - . Я не знаю, скільки супернових призведе до чорної діри, але якщо ми оцінимо 10% - 30%, це може бути не так неправильно. Це призвело б до - зоряних чорних дір у Чумацькому Шляху. Іншими словами, одна зірка 2000 - 15000 років повинна бути чорною дірою. 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$

Якщо навколо Сонця буде 1000 зірок в 50,9 літрів, при цій щільності була б одна зоряна чорна діра на 100 - 200 літ.

Я знайшов базу даних найближчих зірок у межах 25 парсек. База даних містить 2608 зірок, враховуючи не дуже точну оцінку 1 чорної діри на 1000 зірок, було б 2,6 чорних дір у межах 81,5 літ (1 парсек = 3,26 світлових років).

Якщо взяти з бази даних лише найближчі 1000 зірок, то максимальна відстань становить 50,9 літ, тому в межах цієї відстані в середньому є одна чорна діра. Середня відстань усіх 1000 зірок становить 35,8 літ, і це середня відстань до цієї ймовірної чорної діри.

Більш точне співвідношення зробило б це набагато цікавішим. Уявіть собі раціон від 1 до 100. Тоді середня відстань стає лише 14,3 л.