Yıldız sayısı en fazla ne zaman olacak?

Evrende kabaca bir "köstebek" yıldızları vardır. Wikipedia , sayı bazı tartışmalarla ve belirsizce ilişkilendirilmiş olmasına rağmen, tutarında bir tahmin sunar .$3 \times 10^{23}$

Evrendeki yıldız sayısının ne zaman maksimuma çıkacağına dair tahminler olup olmadığını bilmek istiyorum. Asimptotik olarak azami seviyeye çıkması mı bekleniyor yoksa zirveye inip düşecek mi?

Bunun kahverengi veya siyah cüce nesnelerinin sayılması veya sayılmaması durumunda "yıldız" tanımının ne olduğuna bağlı olabileceğini tahmin ediyorum. Önceden belirtmek istemiyorum, iyi, iyi bilgilendirilmiş bir cevabın bu bilgiyi içermesi daha muhtemeldir.

TP; DR Şimdi ve birkaç yüz milyar yıl arasında bir yerde. (Birlikte hareket eden bir cilt için) Şimdi okumaya devam edin.

Yıldız kalıntıları dahil edildiyse, cevap gelecekte de çok uzaktır, eğer bariyerlerin seçmenleri çürümeye başlarsa ve ne zaman başlayacak. Öyleyse, “yıldızların” parlaklıklarını güçlendirmek için nükleer füzyon reaksiyonları geçiren şeyler anlamına geldiğini varsayalım. Güneş kütlesinde gördüğümüz yıldız kütle işlevinin ( birim kütle başına yıldız sayısıdır olduğunu da varsayalım , her zaman her galaksideki nüfusun temsilcisi (başlangıç ​​yapmak zor, varsayılmadan) bu).$N(m)$

Doğmuş olan yıldızların sayısı, zaman içindeki toplamın (integral) ve 'nin fazla kütlesinin, kütlenin evrenin değişen hacminde yıldızlara dönme hızıyla çarpılması ile eşittir .$N(m)$$\Phi(t)$

Daha sonra, zaman içinde bir miktar ve aynı comoving hacmindeki yıldız ölümü oranının bir kütlesini çıkarmamız gerekir. Yıldız ölümü oranı, deki bir zamanda yıldız doğum oranıdır; burada ta ta , kitle bağımlı yıldız ömründür. İkili sistemlerde kütle transferini görmezden geliyoruz ve katların bağımsız yıldız bileşenleri olarak ele alınabileceğini varsayıyoruz.$t-\tau(m)$$\tau(m)$

Böylece zamanındaki yıldız sayısı yaklaşık olarak Bunun nerde maksimum olduğunu bulmak için zamana göre ayrılır ve sonra sıfıra eşitlenir. Yani, yıldız doğum ve ölüm oranlarının aynı olduğu zamanları ararız.$t$

Bir çeşit analitik yaklaşım denemeye çalışacaktım (ve muhtemelen hala yapacaktım), ancak Madau ve Dickinson (2014) daha iyisini yaptılar ve yıldız yaşamlarının metalik bağımlılığı ve galaksilerin kimyasal evrimini hesaba kattılar. Yaklaşık 10 milyar yıl önce zirve yapan yıldız oluşum oranı, şimdi daha düşük bir büyüklük düzeyinden daha fazla ve 3.9 milyar yıllık bir zaman sabiti ile üssel olarak düşüyor.

Entegre yıldız kütlesi Şekil 11'de gösterilmiştir (aşağıda gösterilmiştir). Hala çok düşük oranda ancak, bugün artmaktadır ve gelmiştir değil maksimum geçirildi. Bunun nedeni çoğu yıldızın 0.2-0.3 güneş kütlesi kütlesi ve evrenin yaşından çok daha uzun ömürlü olmasıdır. Bu yıldızlar çok yavaş bir oranda eklenmiş olsalar bile, ölüm oranları şu anda sıfırdır.

Eğer yıldız oluşumu düşük bir seviyede devam ederse, yıldızların sayısı ancak, ilk zamanlarda doğmuş olan yıldız kütle fonksiyonunun zirvesine yakın yıldızlar ölmeye başladığında, önemli ölçüde azalmaya başlayacaktır. 0.25 güneş kütleli bir yıldızın ömrü trilyon yıl civarındadır ( Laughlin ve ark. 1997 ).

Öte yandan, yıldız oluşumu şimdi sona ererse, o zaman yıldız sayısı hemen azalmaya başlayacaktır.

Belki de şu anki üstel düşüşün devam edeceğini ve zirvenin 0.8-0.9 güneş kütleli yıldızların ölmeye başladığı birkaç milyar yıl sonra geleceğini savunabiliriz. Ancak bu, yıldız oluşumunun zamana bağlılığını açıklayan ilk ilkeler teorimiz olmadığı için futurolojidir, bu yüzden verilebilecek en iyi cevabın şimdi ve birkaç yüz milyar yıl arasında bir yerde olduğuna inanıyorum.

Bu yanıtın birlikte hareket eden bir ses aldığını unutmayın. Eğer sorulan soru, gözlemlenebilir evren açısından ifade edilirse, o zaman yıldızların sayısı neredeyse bir platoya ulaştığı için, cevap gözlemlenebilir evrenin hacminin en üst seviyeye çıkarıldığı her yaşta yaklaşır. Ben "yakın" derim, çünkü gözlemlenebilir evrenin tüm kozmik çağlardaki uzaklık dilimlerinde yıldızlar içerdiğini hesaba katmanız gerekir. Bu korkunç hesaplamayı yapmak istemiyorum, ancak şu anki uyum kozmolojik modelinin gözlemlenebilir evrenimize, şimdi 45 milyar ışıkyılı yarıçapından yaklaşık 60 milyar ışıkyılı geçmişine, şimdiye kadar Davis & Lineweaver 2005 ve bu, birlikte hareket eden bir birimdeki yıldız sayısındaki yavaş düşüşü telafi edebilir.