तारों की संख्या अधिकतम कब होगी?

Question

ब्रह्मांड में तारों का एक बहुत "तिल" है। विकिपीडिया अनुमान को उद्धृत करता है, हालांकि संख्या कुछ बहस और अनिश्चितता से जुड़ी है।$3 \times 10^{23}$

मैं जानना चाहता हूं कि क्या अनुमान है कि ब्रह्मांड में तारों की संख्या अधिकतम कब होगी। क्या यह asymptotically कुछ अधिकतम तक बढ़ने की उम्मीद है, या यह चरम और फिर घट जाएगा।

मुझे लगता है कि यह इस बात पर निर्भर कर सकता है कि "स्टार" की परिभाषा क्या है, अगर भूरी या काली बौनी वस्तुओं को गिना जाता है या नहीं। मैं पूर्व-निर्दिष्ट नहीं करना चाहता, यह अधिक संभावना है कि एक अच्छा, अच्छी तरह से सूचित जवाब में यह जानकारी शामिल होगी।

Comments

अच्छा प्रश्न! परिभाषा पर भी विचार करना होगा कि क्या तारकीय अवशेष शामिल हैं - और यह एक तुच्छ विचार नहीं है, सबसे पहले अनुपात से (उदाहरण के लिए 100 निकटतम सितारे, 8 सफेद बौने = 8%) हैं, और दूसरे द्वारा संचयी प्रभाव (अधिकांश सितारे समाप्त होते हैं) तारकीय अवशेष के रूप में)। यदि आप उन्हें शामिल करते हैं, तो अधिकतम ढूंढना आश्चर्यजनक रूप से जटिल होने की संभावना है, क्योंकि इसमें विलय की समाप्ति वाले बायनेरिज़ की संख्या को ध्यान में रखना होगा, एसएनई का अनुपात जो कोई कॉम्पैक्ट बॉडी अवशेष नहीं छोड़ता है, सितारों की संख्या और कॉम्पैक्ट एसयूएस में आने वाले शव ...

— चैप्पो कहते हैं, मोनिका

... और विस्तार में तेजी लाने के प्रक्षेपवक्र, यानी समय पर दूर के बिंदु पर अंतरिक्ष का तेजी से विस्तार होता है ताकि आणविक बादल के टुकड़े को टूटने से बचाया जा सके, और इस तरह कोई नया तारा पैदा नहीं हो सकता है?

— चैप्पो कहते हैं कि मोनिका

यह वास्तव में मुख्य रूप से इस बात पर निर्भर करता है कि आप "ब्रह्मांड" और "कब" के रूप में परिभाषित करते हैं। मैंने सह-चलती मात्रा में सितारों की संख्या को कॉस्मिक युग के एक समारोह के रूप में लिखा है। यह जवाब देखने योग्य ब्रह्मांड में सितारों की संख्या के लिए काफी पेचीदा है, जो कि विकिपीडिया के बारे में बात कर रहा है (वास्तव में परिमाण अनिश्चितताओं के आदेश के साथ)।

— रोब जेफ्रीस

@RobJeffries अगर "ब्रह्मांड" और "जब" की किसी भी सहायक परिभाषा का उपयोग करते हुए एक अनुमान है, तो यह ठीक होगा। एक तरफ के रूप में, मुझे लगता है कि जो देखने योग्य और मॉडल के आधार पर पूरे ब्रह्मांड के आकार / द्रव्यमान पर कम से कम कुछ संभाल था , लेकिन स्पष्ट रूप से नहीं।

— ऊह

"मुझे लगता है कि यह इस बात पर निर्भर कर सकता है कि" स्टार "की परिभाषा को क्या माना जाता है" वास्तव में, मुझे लगता है कि "ब्रह्मांड" का अर्थ क्या है, यह एक मुद्दा हो सकता है। क्या इसका मतलब "अस्तित्व में सब कुछ" है? क्या इसका मतलब है "सब कुछ जो कि, जैसा कि समय टी, अवलोकनीय ब्रह्मांड में है"? क्या इसका मतलब "सब कुछ है जो अंतरिक्ष में है जो अब देखने योग्य ब्रह्मांड में है"?

— संचय

Answer 1

टी एल; डीआर कहीं और अब के बीच कुछ सौ अरब साल का समय। (एक सह-चलती मात्रा के लिए) अब पर पढ़ें।

यदि तारकीय अवशेष शामिल हैं, तो जवाब भविष्य में बहुत दूर है, अगर और जब भी बेरियन के घटक क्षय करने लगते हैं। तो चलिए मान लेते हैं कि "सितारों" का मतलब उन चीजों से है जो अपनी चमक को बढ़ाने के लिए परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं से गुजर रहे हैं। चलो आगे मानते हैं कि तारकीय द्रव्यमान समारोह, ( प्रति इकाई द्रव्यमान की संख्या है) जो हम सूर्य के पड़ोस में देखते हैं, वह सभी समय में सभी आकाशगंगाओं में आबादी का प्रतिनिधि है (एक शुरुआत करने के लिए मुश्किल, बिना ग्रहण किए। यह)।$N(m)$

सितारों कि पैदा किया गया की संख्या समय (अभिन्न) से अधिक राशि के बराबर और की बड़े पैमाने पर खत्म हो गया है दर, जिस पर बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड के एक comoving मात्रा में सितारों में बदल गया है से गुणा Φ ( टी ) ।$N(m)$$\Phi(t)$

फिर हमें समय के साथ एक राशि निकालने की जरूरत है और एक ही कोमोविंग वॉल्यूम में तारकीय मृत्यु की दर का द्रव्यमान। तारकीय मौत की दर एक समय में तारकीय जन्म का दर है $t-\tau(m)$ है, जहां $\tau(m)$ बड़े पैमाने पर निर्भर तारकीय जीवन है। हम बाइनरी सिस्टम में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण को अनदेखा करते हैं और यह मानते हैं कि गुणकों को स्वतंत्र तारकीय घटकों के रूप में माना जा सकता है।

इस प्रकार समय में सितारों की संख्या $t$ लगभग है

$$N_*(t) = \int_0^{t} \int_m N(m) \Phi(t') - N(m)\Phi(t'-\tau(m))\ dm\ dt'\ .$$ यह पता लगाने के लिए कि यह अधिकतम कहां है, हम समय के संबंध में अंतर करते हैं और फिर शून्य के बराबर होते हैं। यानी हम उस समय की तलाश करते हैं जब तारकीय जन्म और मृत्यु दर समान होते हैं।

मैं (और संभवतः अभी भी) कुछ प्रकार के विश्लेषणात्मक सन्निकटन का प्रयास करने जा रहा था, लेकिन मादौ और डिकिन्सन (2014) ने इसे बेहतर किया है और स्टेलर जीवनकाल की धातु निर्भरता और आकाशगंगाओं के रासायनिक विकास को ध्यान में रखा है। लगभग 10 बिलियन साल पहले जो तारा निर्माण दर चरम पर थी, वह अभी कम परिमाण के एक आदेश से अधिक है और 3.9 बिलियन वर्ष के समय के साथ तेजी से घट रही है।

एकीकृत तारकीय द्रव्यमान उनके चित्र 11 में दिखाया गया है (नीचे दिखाया गया है)। यह आज भी बढ़ रहा है, लेकिन बहुत कम दर पर और अधिकतम से होकर नहीं गुजरा है। इसका कारण यह है कि अधिकांश सितारों में ब्रह्मांड की आयु की तुलना में 0.2-0.3 सौर द्रव्यमान और जीवन काल के द्रव्यमान अधिक हैं। भले ही इन सितारों को बहुत धीमी गति से जोड़ा जाता है, लेकिन वर्तमान में उनकी मृत्यु दर शून्य है।

यदि स्टार का निर्माण निम्न स्तर पर जारी रहा, तो सितारों की संख्या केवल एक बार कम होना शुरू हो जाएगी, क्योंकि एक बार तारकीय द्रव्यमान समारोह के चरम के निकट सितारे, जो कि शुरुआती समय में पैदा हुए थे, मरना शुरू कर देते हैं। 0.25 सौर द्रव्यमान तारे का जीवनकाल लगभग एक खरब वर्ष ( लाफलिन एट अल 1997 ) है।

दूसरी ओर अगर अब स्टार बनना बंद हो गया तो सितारों की संख्या तुरंत कम होने लगेगी।

शायद हम यह तर्क दे सकते हैं कि वर्तमान घातीय गिरावट जारी रहेगी और चोटी कुछ और अरब वर्षों में आ जाएगी जब 0.8-0.9 सौर द्रव्यमान के सितारे मरना शुरू हो जाएंगे। हालाँकि, यह भविष्य का संकेत है कि हमारे पास कोई पहला सिद्धांत सिद्धांत नहीं है जो स्टार गठन की समय-निर्भरता की व्याख्या करता है, इसलिए मेरा मानना ​​है कि जो सबसे अच्छा उत्तर दिया जा सकता है वह कहीं और अब सौ अरब वर्षों के बीच है।

ध्यान दें कि यह उत्तर एक सह-चलती मात्रा मानता है। यदि पूछा गया प्रश्न अवलोकनीय ब्रह्मांड के संदर्भ में है, तो क्योंकि सितारों की संख्या लगभग एक पठार तक पहुंच गई है, तो यह उत्तर इस बात के करीब हो जाता है कि अवलोकन किए गए ब्रह्मांड के आयतन की अधिकतम आयु कितनी है। मैं कहता हूं "करीब" क्योंकि आपको इस तथ्य पर ध्यान देना होगा कि अवलोकन ब्रह्मांड में सभी कॉस्मिक युगों में दूरी स्लाइस में सितारे शामिल हैं। मैं इस भयावह गणना को करने के लिए तैयार नहीं हूँ, लेकिन ध्यान दें कि वर्तमान समसामयिक ब्रह्मांडीय मॉडल में हमारे अवलोकन योग्य ब्रह्मांड धीरे-धीरे लगभग 45 बिलियन प्रकाश वर्ष की त्रिज्या से बढ़ रहा है, जो कि सुदूर डेविस और लाइनवाइवर 2005 में लगभग 60 बिलियन प्रकाश वर्ष है , और यह एक सह-चलती मात्रा में तारों की संख्या में धीमी गिरावट के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है।

Comments

ठीक है, कम से कम कुछ अरब वर्षों के बारे में पढ़ने और सोचने के लिए कुछ पर्याप्त समय लगेगा। धन्यवाद!

— ऊह

प्रति इकाई द्रव्यमान की संख्या जो हम सूर्य की जनसंख्या में देखते हैं, क्या मिल्की वे की आबादी में प्रति इकाई द्रव्यमान की संख्या होनी चाहिए ?

— PM 2Ring

"है कि (कर रहे हैं, या होगा) परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं से गुजरने के लिए उनके प्रकाश की शक्ति" यह मुझे भ्रमित करता है - इसमें "तारकीय अवशेष" शामिल नहीं है?

— कीथ मैकक्लेरी

@KeithMcClary फिर से लिखना शुरू कर रहा है ...

— Rob Jeffries

तो हम बर्बाद, बर्बाद कर रहे हैं .....! :-)

— स्टीफन