À quelle distance le reste de l'étoile compacte le plus proche est-il susceptible d'être?

Les étoiles à neutrons et les trous noirs sont difficiles à détecter lorsqu'ils sont solitaires, et il semble y avoir de grandes incertitudes quant à leur fréquence. Les naines blanches sont beaucoup plus faciles à détecter et la plus proche est Sirius B à seulement 2,6 parsec d'ici. Faut-il s'attendre à avoir une entreprise exotique encore plus proche? Quelle est la probabilité que nous ayons un reste d'étoile compacte encore non détecté à proximité, aussi près que notre étoile active la plus proche? Quelles sont les chances de repérer l'un d'eux à proximité?

Comment en découvrir un encore non détecté? L'un des prochains télescopes d'observation du ciel pourrait-il l'attraper ou devrait-il s'appuyer sur un événement de microlentille rare? Comment serait-il alors observé? Un objet aussi exotique, disons, à seulement un parsec, donnerait-il des informations importantes en physique compte tenu de ses effets relativistes et de sa composition étrange?

Il ne peut y avoir de nain blanc plus proche. Les naines blanches les plus fraîches et les plus anciennes (3000K) seraient rares, mais elles sont encore suffisamment lumineuses pour avoir été facilement détectées à des distances plus proches que Sirius. À la distance de Sirius, un tel objet aurait une magnitude visuelle d'environ 12-13 et serait plus lumineux aux longueurs d'onde proche infrarouge où tous les levés du ciel tels que 2MASS l'auraient certainement repéré depuis sa parallaxe.$6\times10^{-6} L_{\odot}$

Les étoiles à neutrons et les trous noirs pourraient être presque indétectables mais devraient être environ 10 et 100 fois plus rares respectivement. Calculé comme suit:

Supposons que étoiles soient nées dans la galaxie de la Voie lactée et leur aient donné des masses comprises entre 0,1 et 100 . Supposons ensuite que les étoiles sont nées avec une distribution de masse qui se rapproche de la fonction de masse de Salpeter - . Supposons ensuite que toutes les étoiles de masse terminent leur vie en trous noirs, toutes les étoiles de finissent leur vie en étoiles à neutrons et environ la moitié des étoiles avec finissent leur vie en nains blancs (l'autre moitié est toujours vivante en tant qu'étoiles de la séquence principale, comme toutes les étoiles nées avec des masses inférieures).$N$$M_{\odot}$$n(m) \propto m^{-2.3}$$m>25M_{\odot}$$8<m/M_{\odot}<25$$0.9<m/M_{\odot}<8$

Donc, si , alors et donc .$n(m) = Am^{-2.3}$

Le nombre de trous noirs créés sera soit 0,064% des étoiles de la Galaxie deviennent trous noirs. NB: La durée de vie finie de la galaxie n'a pas d'importance ici car elle est beaucoup plus longue que la durée de vie des progéniteurs du trou noir.

De façon similaire, le nombre d'étoiles à neutrons et le nombre de naines blanches

Nous utilisons maintenant ces résultats comme facteurs d'échelle à appliquer à la population stellaire locale. Il y a environ 1000 étoiles "normales" dans une sphère de 15 pc de rayon, donc une densité de 0,07 pc . Ainsi, on utilise les résultats ci-dessus pour calculer la densité des restes compacts et ensuite prendre comme estimation de la distance moyenne à l'un d'eux. Cela donne une valeur d'attente de 18 pc pour le trou noir le plus proche, 11 pc pour l'étoile à neutrons la plus proche et 5 pc pour la naine blanche la plus proche.$^{-3}$$(3/4\pi n)^{1/3}$

Ainsi, la distance par rapport à la naine blanche la plus proche est à peu près celle attendue. Pour les raisons évoquées dans ma réponse à cette question connexe, la distance calculée au trou noir le plus proche et aux restes d'étoiles à neutrons est probablement sous - estimée, car beaucoup s'échappent de la galaxie ou ont des dispersions de vitesse très élevées et des hauteurs d'échelle galactique beaucoup plus grandes que les étoiles normales. Donc, même s'il est possible qu'un invisible soit plus proche que Sirius, il est hautement improbable.

Comment détecter un tel objet? Une vieille étoile à neutrons froids ou un trou noir pourrait être complètement indétectable à toutes les longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique - bien qu'il puisse être utile d'examiner attentivement toutes les détections candidates [voir ci-dessous] pour détecter des signes d'émission de rayons X dus à l'accrétion du milieu interstellaire) . Mais votre question a, je pense, la bonne suggestion. Les objets auraient probablement un mouvement approprié substantiel et il y a donc une chance décente que vous voyiez une signature de lentille gravitationnelle "en mouvement". Cela serait encore très petit à moins que l'objet ne se trouve juste à passer directement devant une étoile de fond - mais un tel événement de microlentille serait transitoire et pourrait ne pas être observé. Il est plus probable que Gaia capterait les changements subtils dans les positions des étoiles de fond changeant au cours des 5 années de sa mission. Selon votre autre question:Gaia détectera-t-il les étoiles à neutrons inactifs?