Размер галактики

Первый вопрос: возможна ли такая галактика (менее 3000 звезд). Ясный ответ — да; Segue II уже удовлетворяет этим требованиям. Segue I и Willman I кажутся очень похожими по размеру, массе и отношению массы к свету; они маленькие и, вероятно, содержат много темной материи. С населением в несколько раз$10^3$звезды, вы рискуете попасть на территорию шарового скопления, если честно, но большое количество темной материи более характерно для галактик с малой массой. Поэтому я согласен с оценкой Марка ; это многое возможно.

Частота планет

Вы хотите, чтобы примерно 10% ваших звезд содержали планеты. Это не кажется слишком надуманным. Оценки количества планет в Млечном Пути различаются , но возможно, что на одну звезду приходится до 1 планеты (согласно оптимистичным измерениям микролинзирования ). Я бы не ожидал, что карликовая галактика будет значительно менее благоприятна для формирования планет, поэтому 100 планет абсолютно достижимы в карликовой галактике размером с Segue II.

Стабильность от встреч

Главное, о чем я беспокоюсь, это не формирование этих планетных систем, а их выживание. Шаровые скопления часто считаются плохими местами для планет, потому что близкие встречи между звездами обычны, и карликовые сфероиды также часто не очень хороши. ¹ Мы можем рассчитать среднее время между встречами в шаровом скоплении, чтобы получить представление о масштабах времени, в течение которых планета может выжить. Бир и др. (2004) дают формулу для ожидаемого времени до того, как звезда пройдет расстояние$b_{\text{min}}$от звезды массы$M$:

$$\tau=7\times10^8\left(\frac{n}{10^5\text{ pc}^{-3}}\right)^{-1}\left(\frac{b_{\text{min}}}{\text{AU}}\right)^{-1}\left(\frac{M}{M_{\odot}}\right)^{-1}\frac{v_{\infty}}{10\text{ km s}^{-1}}\text{ years}$$ куда$n$- плотность звездного числа и$v_{\infty}$– дисперсия скорости. Скажем, мы хотим сравнить Segue II с типичным шаровым скоплением. Мы смотрим на подход к той же звезде с массой$M$, на том же расстоянии$b_{\text{min}}$. Тогда отношение времени встречи равно $$\frac{\tau_{\text{Seg}}}{\tau_{\text{GC}}}=\frac{n_{\text{GC}}}{n_{\text{Seg}}}\frac{v_{\infty,\text{Seg}}}{v_{\infty,\text{GC}}}$$ Мы можем сделать грубую оценку средней плотности звездного числа вблизи центра Segue II: $$n\approx\frac{\mathcal{M}/2}{r_l^3\Upsilon}$$ куда$\mathcal{M}$- полная масса галактики,$r_l$полусветовой радиус , а$\Upsilon$это отношение массы к свету . Я предположил, что половина звезд находится в радиусе полусвета. Подставив это, получим другое выражение: $$\frac{\tau_{\text{Seg}}}{\tau_{\text{GC}}}=\frac{\mathcal{M}_{\text{GC}}}{\mathcal{M}_{\text{Seg}}}\left(\frac{r_{l,\text{Seg}}}{r_{l,\text{GC}}}\right)^3\frac{\Upsilon_{\text{Seg}}}{\Upsilon_{\text{GC}}}\frac{v_{\infty,\text{Seg}}}{v_{\infty,\text{GC}}}$$ Статья об открытии, Белокуров и др. (2009) , измерено$\mathcal{M}=5\times10^5M_{\odot}$,$r_l=34\text{ pc}$,$\Upsilon=650$и$v_{\infty}=3.4\text{ km s}^{-1}$, хотя Кирби и др. (2013) скажи$v_{\infty}=2.2\text{ km s}^{-1}$самое большее, используя большую выборку звезд. Типичное шаровое скопление может иметь$\mathcal{M}=10^4M_{\odot}$,$r_l=10\text{ pc}$, и$v_{\infty}=13\text{ km s}^{-1}$, вместе с$\Upsilon=2$. Подключение всего этого дает мне$\tau_{\text{Seg}}/\tau_{\text{GC}}=67$, или$\tau_{\text{Seg}}/\tau_{\text{GC}}=43$используя фигурки Кирби. Другими словами, в Segue II планеты должны существовать на порядок или около того дольше, чем в шаровом скоплении, а это все равно не так уж и долго.

Устойчивость от приливных взаимодействий

Я бы сказал, что столкновения с другими звездами являются главной угрозой стабильности системы, по крайней мере, вблизи центра Segue II, но я согласен с Марком, что столкновения с другой галактикой и последующие приливные взаимодействия могут быть проблематичными. Действительно, вполне возможно, что некоторые карликовые галактики могли быть результатом более массивных галактик, которые впоследствии были разорваны соседями (!). В сегодняшней статье Astrobites , на самом деле, рассматриваются Д'Суза и Белл (2018) , которые утверждают, что M32 — это остатки более крупной галактики, которая была разорвана на части Андромедой.

Также было высказано предположение, что ряд звездных потоков вокруг Млечного Пути когда-то были карликовыми галактиками-спутниками. Среди кандидатов:

• Ручей Хельми
• Поток Девы
• Поток Водолея
• Кольцо Единорога

Неясно, смогут ли планетарные системы пережить такое катастрофическое приливное столкновение. Я думаю, что они не будут, но это всегда возможно. В любом случае, это еще одна возможная опасность.

---

¹ Единственная известная нам планета — PSR B1620-26 b в шаровом скоплении M4.

Это очень интересный вопрос! Он распадается на две части: может ли быть галактика, состоящая всего из тысячи звезд, и если да, то насколько вероятно, что у большинства ее звезд есть планета, подобная Земле.

Сначала вопрос о размере галактики. Ответ — однозначное «может быть». Текущая теория образования галактик предполагает их формирование в тех частях Вселенной, где темная материя была более плотной и образовывала гравитационный колодец, в котором могла собираться обычная материя (также известная как Космическая паутина ).

Насколько мне известно, мы никогда не наблюдали галактик размером в тысячу звезд, и я не думаю, что наши симуляции взаимодействия темной материи и обычной материи достаточно точны, чтобы продемонстрировать, что такие маленькие галактики вероятны, но трудно понять, что могло бы помешать им.

Возможно, самая большая проблема заключается в том, будут ли они стабильными после формирования. Галактики расположены очень близко друг к другу по сравнению со звездами или солнечными системами, и их специфического движения достаточно, чтобы означать, что они взаимодействуют более одного раза в течение своей жизни. (На самом деле, есть много свидетельств того, что большие галактики, такие как Млечный Путь, растут, поглощая более мелкие галактики, которые проходят слишком близко.) быть разрушены приливными силами задолго до настоящего времени.

Так что 1000-звездные галактики возможны, но очень редки.

Как отмечают люди, нет оснований полагать, что распределение звезд, несущих планеты, будет другим в 1000-звездной галактике, чем в Солнечной окрестности, поэтому вы ожидаете, что доля с планетами, подобными Земле, будет аналогичной. . Доля звезд, у которых есть планеты размером с Землю, составляет около 10% или 15%. На данный момент у нас нет хорошего представления о том, какая часть из них похожа на Землю, но наши собственные Солнечные системы дают подсказку: у нас есть две или три планеты размером с Землю, и одна из них похожа на Землю. Учитывая, что здесь действует антропный принцип (раз уж мы здесь, должен быть хотя бы один), это должно быть строгой верхней границей дроби.

Таким образом, доля звезд с похожими на Землю планетами, вероятно, находится в диапазоне от 1% до 10%.

Итог: ваш сценарий возможен , но маловероятен.