¿A qué distancia es probable que esté el remanente de estrella compacta más cercano?

Las estrellas de neutrones y los agujeros negros son difíciles de detectar cuando son solitarios, y parece haber grandes incertidumbres sobre cuán comunes son. Las enanas blancas son mucho más fáciles de detectar y la más cercana es Sirius B a solo 2.6 parsec de aquí. ¿Deberíamos esperar tener una compañía exótica aún más cerca? ¿Qué tan probable es que tengamos un remanente de estrella compacta aún no detectado cerca, tan cerca como nuestra estrella activa más cercana? ¿Cuáles son las probabilidades de ver a uno de ellos cerca?

¿Cómo podría ser descubierto uno aún no detectado? ¿Podría uno de los próximos telescopios de topografía capturarlo o tendría que depender de un evento de microlente raro? ¿Cómo se observaría entonces? ¿Un objeto tan exótico, digamos, a solo un parsec de distancia, daría importantes conocimientos en física dados sus efectos relativistas y su extraña composición?

No puede haber una enana blanca más cercana. Las enanas blancas más antiguas y frescas (3000K) serían raras, pero aún son lo suficientemente luminosas para haber sido detectadas fácilmente a distancias más cercanas que Sirius. A la distancia de Sirius, dicho objeto tendría una magnitud visual de alrededor de 12-13 y sería más brillante en las longitudes de onda del infrarrojo cercano donde todos los estudios del cielo como 2MASS definitivamente lo habrían visto desde su paralaje.$6\times10^{-6} L_{\odot}$

Las estrellas de neutrones y los agujeros negros podrían ser casi indetectables, pero se espera que sean aproximadamente 10 y 100 veces más raros, respectivamente. Calculado de la siguiente manera:

Supongamos que estrellas han nacido en la galaxia de la Vía Láctea y les han dado masas entre 0.1 y 100 . Luego, suponga que las estrellas han nacido con una distribución de masa que se aproxima a la función de masa de Salpeter - . Luego suponga que todas las estrellas con masa terminan sus vidas como agujeros negros, todas las estrellas con terminan sus vidas como estrellas de neutrones y aproximadamente la mitad de las estrellas con terminan sus vidas como enanas blancas (la otra mitad todavía están vivas como estrellas de secuencia principal, al igual que todas las estrellas nacidas con masas inferiores).$N$$M_{\odot}$$n(m) \propto m^{-2.3}$$m>25M_{\odot}$$8<m/M_{\odot}<25$$0.9<m/M_{\odot}<8$

Entonces, si , entonces y por lo tanto .$n(m) = Am^{-2.3}$

El número de agujeros negros creados será es decir, 0.064% de las estrellas en la Galaxia agujeros negros. NB: La vida útil finita de la galaxia es irrelevante aquí porque es mucho más larga que la vida útil de los progenitores de agujeros negros.

De manera similar, el número de estrellas de neutrones y el número de enanas blancas

Ahora usamos estos resultados como factores de escala para aplicar a la población estelar local. Hay alrededor de 1000 estrellas "normales" en una esfera de 15 pc de radio, por lo tanto, una densidad de 0.07 pc . Por lo tanto, uno usa los resultados anteriores para calcular la densidad de los remanentes compactos y luego toma como una estimación de la distancia promedio a uno de ellos. Esto da un valor esperado de 18 pc al agujero negro más cercano, 11 pc a la estrella de neutrones más cercana y 5 pc a la enana blanca más cercana.$^{-3}$$(3/4\pi n)^{1/3}$

Por lo tanto, la distancia a la enana blanca más cercana es aproximadamente la esperada. Por las razones discutidas en mi respuesta a esta pregunta relacionada, es probable que se subestime la distancia calculada al agujero negro más cercano y a los restos de estrellas de neutrones porque muchos escapan de la Galaxia o tienen dispersiones de muy alta velocidad y alturas de escala galáctica mucho más grandes que las estrellas normales. Entonces, si bien es posible que exista uno más cercano que Sirius, es muy poco probable.

¿Cómo podría detectarse un objeto así? Una vieja estrella de neutrones fría o un agujero negro podrían ser completamente indetectables en todas las longitudes de onda de radiación electromagnética, aunque podría ser fructífero examinar cuidadosamente cualquier detección de candidatos [ver a continuación] para detectar signos de emisión de rayos X debido a la acumulación del medio interestelar) . Pero su pregunta tiene creo que la sugerencia correcta. Es probable que los objetos tengan un movimiento adecuado sustancial y, por lo tanto, hay una posibilidad decente de que vea una firma de lentes gravitacionales "en movimiento". Esto aún sería muy pequeño a menos que el objeto pasara directamente frente a una estrella de fondo, pero tal evento de microlente sería transitorio y podría no observarse. Lo más probable es que Gaia recoja los cambios sutiles en las posiciones de las estrellas de fondo que cambian durante los 5 años de su misión. Según su otra pregunta:¿Gaia detectará estrellas de neutrones inactivas?