Estatisticamente, qual seria a distância média do buraco negro mais próximo?

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O buraco negro confirmado mais próximo fica a vários milhares de anos-luz de distância da Terra. Nossa galáxia tem cerca de 100 bilhões de estrelas. Não encontrei nenhuma informação confiável sobre a contagem de proporções versus estrelas no buraco negro da nossa galáxia. Algumas fontes dizem cerca de uma em mil.

Gostaria de estimar o quão perto um buraco negro receberia os dados que temos. Se eu próprio fizesse o cálculo, usaria o volume da galáxia e o número de estrelas nela. Isso daria o número médio de estrelas por algum volume e, a partir disso, o número médio de buracos negros por volume. A distribuição de estrelas também teria que ser levada em consideração, já que nossa parte da galáxia não é tão densamente povoada. Com isso, a distância estatisticamente aproximada do buraco negro mais próximo pode ser obtida.

Alguém está equipado com informações suficientes para me fornecer uma estimativa?

Basicamente, o que é necessário é a proporção de buracos negros e estrelas para a nossa galáxia e, em seguida, lista de x estrelas mais próximas e suas distâncias, onde x é a proporção.

( Estou perguntando isso porque os buracos negros são objeto de interesse e terão que ser visitados no futuro. Dado que nossas capacidades espaciais podem estar limitadas a uma distância de algumas dezenas de anos-luz no futuro próximo, esse número é interessante. )

esta
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Pensa-se que os buracos negros habitem o centro das galáxias, portanto o mais próximo seria o centro da Via Láctea.
Carl
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@ Carl Há um buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Outros buracos negros estão espalhados por toda a galáxia com a mesma distribuição que as estrelas regulares, apenas que há menos deles.
este
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Sim, desculpe, eu estava pensando em BHs supermassivos. Este site afirma que cada galáxia possui aproximadamente 100 milhões de buracos negros de massa estelar. hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/encyc_mod3_q7.html
Carl

Respostas:

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Vamos supor que estrelas nunca ter nascido na Via Láctea, e deu-lhes massas entre 0,1 e 100 . Em seguida, assuma que as estrelas nasceram com uma distribuição de massa que se aproxima da função de massa de Salpeter - . Então assuma que todas as estrelas com massa terminam suas vidas como buracos negros.M n ( m ) m - 2,3 m > 25 M NMn(m)m-2.3m>25M

Assim, se , então N = 100 0,1 Um m - 2,3 d m e, portanto, um = 0,065 N .n(m)=UMAm-2.3

N=0,1100UMAm-2.3 dm
UMA=0,065N

NBH=25100UMAm-2.3 dm=6.4×10-4N

0,07-3M-2.54.5×10-5-3

OK, então por que esse número pode estar errado? Embora o número seja muito insensível ao limite de massa superior assumido , é muito sensível ao limite de massa inferior assumido. Isso pode ser maior ou menor dependendo dos detalhes muito incertos da evolução estelar tardia e da perda de massa de estrelas massivas. Isso pode aumentar ou diminuir nossa resposta.

f(1-f)-1/3

Mesmo que eles não escapem, é altamente provável que os buracos negros tenham uma dispersão de velocidade muito maior e, portanto, dispersão espacial acima e abaixo do plano galáctico, em comparação com estrelas "normais". Isso é especialmente verdadeiro, considerando que a maioria dos buracos negros será muito antiga, uma vez que a maioria das formações estelares (incluindo formação estelar maciça) ocorreu no início da vida da galáxia, e os progenitores dos buracos negros morrem muito rapidamente. Estrelas antigas (e buracos negros) têm sua cinemática "aquecida", de modo que sua velocidade e dispersões espaciais aumentam.

Concluo que os buracos negros estarão sub-representados na vizinhança solar em comparação com os cálculos brutos acima e, portanto, você deve tratar os 18pc como um limite inferior ao valor esperado , embora, é claro, seja possível (embora não provável) que um mais perto poderia existir.

Rob Jeffries
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Ajude-me a entender, neste cálculo, qual é a nossa estimativa do total atual de BH na nossa galáxia?
Fattie
@ JoeBlow Não resolvi e não é necessário para o cálculo. Seria 0,06% de quantas estrelas você acha que já viveram na galáxia.
9788 Robertryries
okie dokey. Digamos apenas 1 em cada par de mil para mnemônico grosseiro. Obrigado.
Fattie
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3×101125×1082×1071.5×108buracos negros estelares na Via Láctea. Por outras palavras, uma estrela de 2000 a 15000 deve ser um buraco negro.

Se houver 1000 estrelas em 50,9 l ao redor do Sol, com essa densidade, haveria um buraco negro estelar por 100 a 200 l.

Irigi
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Eu encontrei um banco de dados das estrelas mais próximas dentro de 25 parsecs. O banco de dados contém 2608 estrelas, dada a estimativa não muito precisa de 1 buraco negro por 1.000 estrelas, faria 2,6 buracos negros em 81,5 ly (1 parsec = 3,26 anos-luz).

Tomando apenas as 1000 estrelas mais próximas do banco de dados, a distância máxima é de 50,9 l, portanto, em média, existe um buraco negro nessa distância. A distância média de todas as 1000 estrelas é de 35,8 l, e essa é a distância média a esse provável buraco negro.

Uma proporção mais precisa tornaria isso muito mais interessante. Imagine uma proporção de 1 a 100. Então a distância média se torna apenas 14,3 anos.

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Eu ainda estou esperando por uma resposta melhor.
este