Quais são as chances de uma estrela colidir com outra durante uma colisão galáctica?

Meu exemplo específico para a questão é a futura colisão das galáxias Via Láctea (nossa própria galáxia) e Andrômeda em alguns bilhões de anos. A estrela em questão é obviamente o sol neste caso. Quero saber as chances de uma colisão com outra estrela e se é significativa ou não.

— Mobal
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O sol pode estar morto quando acontecer, para que a parte específica dessa pergunta possa não ser relevante. Mas a densidade de estrelas em uma galáxia não é alta nos braços onde o sol é, mas mais alta no núcleo galáctico. É provável que estrelas como o sol não colidam com nada, porque o volume que a estrela realmente ocupa é muito menor que o espaço entre as estrelas nas duas galáxias.

— ACAC

@ACAC Por que você diz que pode? Qual parte é suficientemente incerta para atrair uma palavra qualificada? Eu digo que o Sol estará vivo quando a colisão ocorrer.

— Rob Jeffries

Há uma subseção inteira sobre essa questão na página relevante da Wikipedia. en.m.wikipedia.org/wiki/Andromeda –Milky_Way_collision

— Rob Jeffries

astronomy.stackexchange.com/questions/1911/… contém várias respostas que abordam esta questão.

— precisa saber é o seguinte

5,5 bilhões de anos seria o fim da sequência principal. Mais como 7,7 bilhões para se tornar uma anã branca. por exemplo, arxiv.org/abs/0801.4031 @ACAC

— Rob Jeffries

Vamos ver o que obtemos de algumas estimativas detalhadas.

Imagine jogar uma estrela (por exemplo, o Sol) na outra galáxia. Qual a probabilidade de atingirmos uma estrela na outra galáxia? Bem, é basicamente proporcional ao tamanho de um alvo de cada estrela na outra galáxia (sua área de seção transversal) em comparação com o tamanho de toda a galáxia, multiplicado pelo número total de estrelas na galáxia alvo.

Vamos supor que seja o cenário da Via Láctea-Andrômeda, de modo que cada galáxia tenha cerca de 100 bilhões de estrelas e cada estrela tenha aproximadamente o mesmo tamanho do Sol (algumas são muito maiores, outras são menores). A área alvo real de uma estrela individual é um círculo com o dobro do raio da estrela (estamos contando uma estrela apenas roçando a outra como uma colisão). Vamos supor também que as estrelas estejam distribuídas de maneira mais ou menos uniforme em um disco circular. Como "100.000 anos-luz" é uma estimativa comum (e não completamente louca) do tamanho da Via Láctea, é um círculo de raio = 50.000 anos-luz (cerca de $10^{16}$ metros).

Portanto: 100 bilhões de estrelas na galáxia alvo, cada uma com raio alvo $\sim 2 R_{\odot}$ , nos dá uma área alvo total de $10^{11} \times \pi (2 R_{\odot})^{2} \approx 10^{30}$ m . $^{2}$

A área da galáxia alvo é $\pi R_{gal}^{2} \approx 10^{42}$ m . Portanto, a chance do nosso Sol bater uma estrela na outra galáxia é - ou cerca de um em um trilhão. $^{2}$ $\approx 10^{30} / 10^{42} = 10^{-12}$

$(1 - 10^{-12})^{10^{11}} \approx 0.90$

Portanto, há apenas cerca de 10% de chance de uma (ou mais) das 100 bilhões de estrelas da galáxia atingir uma estrela na outra galáxia. E as chances de uma estrela em particular (como o nosso Sol) atingir uma estrela na outra galáxia é de cerca de uma em um trilhão.

— Peter Erwin
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Factoring em rompimentos de limite da Roche (levando a colisões parciais?) E as partes centrais mais densas das duas galáxias em colisão, o que é esperado que aconteça, eu acho que as chances de colisão aumentam, mas executar a matemática fica um pouco problemático para mim . Ainda, adereços em fazer as contas.

— userLTK

Bem, a pergunta original era sobre "colisões", então eu fui com isso. Também negligenciei o foco gravitacional, o que aumenta o parâmetro de impacto efetivo e, portanto, as chances de colisões. Mas isso ainda não lhe dará mais de uma ou duas ordens de magnitude, o que significa que as chances vão de 1 em um trilhão para, digamos, uma em 10 ou 100 bilhões. Ainda totalmente insignificante.

— Peter Erwin

O aumento da densidade central não altera a chance de uma estrela individual aleatória (como o Sol) colidir: com certeza, mais estrelas por metro quadrado em uma parte da galáxia alvo, mas agora estão em uma área menor, por isso é mais difícil de atingir a região com essas estrelas. (A matemática cancela.)

— Peter Erwin

Ele é verdadeiro que os centros densos das duas galáxias, se você deixar toda a fusão jogar fora (além da primeira colisão) espiral no centro comum através de fricção dinâmica e direta, de modo que as chances de que algumas estrelas que colidem será maior.

— Peter Erwin