İstatistiksel olarak, en yakın kara deliğin ortalama mesafesi ne olurdu?

14

Doğrulanmış en yakın kara delik, dünyadan birkaç bin ışıkyılı uzaklıktadır. Galaksimizin yaklaşık 100 milyar yıldızı var. Galaksimiz için kara delik oranına göre yıldızlara karşı güvenilir bir bilgi bulamadım. Bazı kaynaklar binde bir tane diyor.

Elimizdeki verilere ne kadar yakın bir delik verileceğini tahmin etmek istiyorum. Hesaplamayı kendim yapsaydım, galaksinin hacmini ve içindeki yıldız sayısını kullanırdım. Bu, bazı hacim başına ortalama yıldız sayısını ve bunun dışında, birim başına ortalama kara delik sayısını verir. Galaksinin bizim kadar yoğun olmadığı için yıldızların dağılımı da dikkate alınmalıdır. Bunun dışında en yakın kara deliğin istatistiksel olarak yaklaşık mesafesi elde edilebilir.

Bir tahmin vermek için yeterli bilgiye sahip olan var mı?

Temel olarak ihtiyaç duyulan şey galaksimiz için karadeliklerin yıldızlara oranı ve daha sonra en yakın x'in yıldızları ve mesafeleri, burada x oran.

( Bunu soruyorum çünkü kara delikler ilgi konusu ve gelecekte ziyaret edilmesi gerekecek. Alan yeteneklerimizin yakın gelecekte düzinelerce ışık yılı ile sınırlı olabileceği göz önüne alındığında, bu sayı ilginç. )

— bu
kaynak

Karadeliklerin genellikle galaksilerin merkezinde yaşadığı düşünülmektedir, bu nedenle en yakın olanı Samanyolu'nun merkezinde olacaktır.

— Carl

5

@ Carl Samanyolu'nun merkezinde süper kütleli bir kara delik var. Diğer karadelikler, normal yıldızlarla aynı dağılımla tüm galakside yayılır, ancak bunlardan daha azı vardır.

— Bu

1

Evet, üzgünüm, sadece süper kütleli BH'ler düşünüyordum. Bu site, her galaksinin yaklaşık 100 milyon yıldız kütleli kara deliğe sahip olduğunu belirtiyor. hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/encyc_mod3_q7.html

— Carl

9

Diyelim ki yıldız Samanyolu galaksisinde doğdu ve onlara 0.1 ile 100 arasında kütleler verildi . Ardından, yıldızların Salpeter kütle fonksiyonuna yaklaşan bir kütle dağılımı ile doğduğunu varsayın - . Sonra kütlesine sahip tüm yıldızların yaşamlarını kara delik olarak sonlandırdığını . $N$ $M_{\odot}$ $n(m) \propto m^{-2.3}$ $m>25M_{\odot}$

Dolayısıyla, , ve dolayısıyla . $n(m) = Am^{-2.3}$

N = \int_{0.1}^{100} A m^{- 2.3} d m

$N = \int^{100}_{0.1} A m^{-2.3}\ dm$

A = 0.065 N

$A=0.065N$

Oluşturulan kara delik sayısı yani Galaxy'deki yıldızların% 0,06'sı olacak Kara delikler. Not: Galaksinin sonlu ömrü burada önemsizdir, çünkü kara delikli ataların ömründen çok daha uzundur.

N_{B H} = \int_{25}^{100} A m^{- 2.3} d m = 6.4 \times 10^{- 4} N

$N_{BH} = \int^{100}_{25} Am^{-2.3}\ dm = 6.4\times10^{-4} N$

Şimdi, diğer cevapları, 15 adet yarıçap pc alandaki yaklaşık 1000 olan güneş mahallesindeki yıldız sayısına göre ölçeklendirerek takip ediyorum . Yıldızların yaşam boyu kadar büyüdüğü ve Güneş'in yaşam sürelerinin Galaksinin yaşıyla ilgili olduğunu, şimdiye kadar doğmuş olan tüm yıldızların hala hayatta olduğunu varsayıyorum . Böylece, kara delik yoğunluğu pc ve bu nedenle 18 adet içinde bir kara delik vardır. $\simeq 0.07$ $^{-3}$ $M^{-2.5}$ $\simeq 4.5 \times 10^{-5}$ $^{-3}$

Peki, bu sayı neden yanlış olabilir? Sayısı çok olmasına rağmen duyarsız kabul etmek , üst yıldızlı kütle sınırı, öyle çok hassas alt kütle sınırı kabul etmek. Bu, geç yıldız evriminin ve masif yıldızların kütle kaybının kesin olmayan detaylarına bağlı olarak daha yüksek veya daha düşük olabilir. Bu, cevabımızı yukarı veya aşağı yönlendirebilir.

Bazı fraksiyon değil tüm kara delikler için süpernova patlamasına gerektiren olsa bu kara deliklerin (diğer kara deliklerle birleşecek veya ödenmesi süpernova patlaması ya da Yoğun diğer yıldızların, kümelenmiş doğum ortamlarıyla etkileşimlerden "tekmeler" için Galaxy kaçacaktır yaratılması). Bu kesirin ne olduğunu bilmiyoruz, ancak cevabımızı bir faktör arttırıyor . $f$ $(1-f)^{-1/3}$

Kaçmamalarına rağmen, kara deliklerin çok daha yüksek bir hız dağılımına ve dolayısıyla Galaktik düzlemin üstünde ve altında uzamsal dağılımın "normal" yıldızlara kıyasla olması muhtemeldir. Kara deliklerin çoğunun çok eski olacağı düşünüldüğünde bu özellikle doğrudur, çünkü çoğu yıldız oluşumu (büyük yıldız oluşumu dahil) Galaksinin yaşamının başlarında meydana gelmiştir ve kara delik progenitörleri çok hızlı ölmektedir. Eski yıldızların (ve kara deliklerin) kinematiği "ısıtılır", böylece hızları ve uzaysal dağılımları artar.

Bu nedenle, kara deliklerin yukarıdaki ham hesaplamalarla karşılaştırıldığında güneş mahallesinde yetersiz temsil edileceği sonucuna varıyorum ve bu nedenle 18pc'i beklenti değerine daha düşük bir sınır olarak ele almalısınız , ancak elbette ki (mümkün olmasa da) daha yakın olabilirdi.

— Rob Jeffries
kaynak

Bu hesaplamada, galaksimizdeki mevcut toplam BH sayısı hakkındaki tahminimiz nedir?

— Fattie

@JoeBlow Ben işe yaramadı ve hesaplama için gerekli değildir. Galakside yaşamış olduğunu düşündüğünüz yıldızların% 0.06'sı olurdu.

— Rob Jeffries

okie dokey. Diyelim ki, kaba anımsatıcı için her iki binde bir. Teşekkürler.

— Fattie

4

Bu sadece kabaca bir tahmindir. Ancak Samanyolu'ndaki süpernova sayısı yaklaşık 2-5 / 100 yıldır ( burada ve burada ). Samanyolu'nda yaklaşık yıldız vardır. Süpernova oranının tarih boyunca çok fazla değişmemesi şartıyla (bu muhtemelen işe yaramazsa büyüktür), süpernovaların toplam sayısı - . Bir kara deliğe ne kadar süpernova çıkacağını bilmiyorum, ancak% 10 -% 30 tahmin edersek, bu yanlış olmayabilir. Bu Samanyolu'nda - yıldız kara deliğe yol açacaktır . Başka bir deyişle, 2000 - 15000 arası bir yıldız bir kara delik olmalıdır. $3 \times 10^{11}$ $2$ $5\times 10^8$ $2\times 10^7$ $1.5\times 10^8$

Güneş'in etrafında 50.9 ly'de 1000 yıldız varsa, bu yoğunluk ile 100-200 ly başına bir yıldız kara delik olacaktır.

— Irigi
kaynak

2

25 parsek içinde en yakın yıldızlardan bir veritabanı buldum. Veritabanında 2608 yıldız bulunmaktadır ve 1000 yıldız başına 1 kara delik olmadığı tahmin edilmektedir.

Veritabanından sadece en yakın 1000 yıldızı alarak, maksimum mesafe 50.9 ly'dir, bu nedenle bu mesafe içinde ortalama bir kara delik vardır. Tüm 1000 yıldızın ortalama mesafesi 35,8 ly'dir ve bu olası kara deliğe olan ortalama mesafedir.

Daha doğru bir oran bunu çok daha ilginç hale getirecektir. 1'den 100'e kadar bir oran düşünün. Sonra ortalama mesafe sadece 14.3 ly olur.

— bu
kaynak

2

Hala daha iyi bir cevap bekliyorum.

— bu