Botsing Andromedastelsel met Melkweg.

[luc1f3rz]

Ik dacht dat altijd alle sterren een roodverschuiving hadden? Wat o.a. betekent dat zich verder van ons af bewegen (uitdijen van het heelal)

Nu las ik pas geleden ergens dat de Andromeda Galaxy (M31) een blauwverschuiving heeft en dus naar ons toe beweegt...

Hoe kan dat?

[Roel]

Dat klopt voor de helft! De Andromedanevel bestaat uit miljarden sterren met allemaal hun eigen beweging te opzichte van de aarde. Omdat het Andromedastelsel draait en omdat we er enigzins van de zijkant tegenaan kijken draait de ene helft van het stelsel van ons weg, en de andere helft naar ons toe. In de helft die naar ons toe beweegt zal je dan ook een blauwverschuiving zien. In de andere helft een roodverschuiving.

[luc1f3rz]

ok zoiets dacht ik al, want hij komt toch niet op ons af? Ligt dus puur aan dat 2 schijven naar elkaar toe draaien en daardoor een effect ontstaat alsof ze op elkaar af komen. Terwijl ze over een 'tijdje' natuurlijk van elkaar af draaien

[Brinx]

Het sterrenstelsel Andromeda beweegt zich als geheel wel naar ons toe, wanneer er gecorrigeerd wordt voor rotatiesnelheden:

uit http://www.seds.org/messier/m/m031.html :

"In 1912, V.M. Slipher of Lowell Observatory measured the radial velocity of the Andromeda "nebula" and found it the highest velocity ever measured, about 300 km/sec in approach. This already pointed to the extra-galactic nature of this object. According to Burnham, a better value is about 266 km/sec, but R. Brent Tully gives 298 km/sec, and NED has again 300 +/- 4 km/s as the modern value. Note that all the previous values describe the motion with respect to our Solar System, i.e. heliocentric motion, not that w.r.t. the Milky Way's Galactic Center. The latter value can be obtained by correcting for the motion of our Solar System around that center. The modern values for Galactic rotation and heliocentric radial velocity yield that the Andromeda Galaxy and the Milky Way are approaching each other at about 100 km/sec."

[Miel]

Ik heb theorien gehoord dat het Andromedastelsel en ons Melkwegstelsel ooit (miljarden jaren nog) zullen botsen. Moet je je voorstellen hoe de hemel er dan uit zou zien over enkele miljarden jaren vlak voor de botsing! Elke dag een hip sterrenstelsel aan de hemel die steeds groter wordt. Spectaculair creapy 8)

[skyguy]

Ze gaan ook botsen, maar dat maken wij niet meer mee

[qrnlk]

Wanneer zullen de melkweg en het andromeda stelsel met elkaar botsen?

De nachthemel ziet er dan vast interessant uit.

[Ruben Kwast]

Botsen de melkweg en het andromeda stelsel niet rond dezelfde tijd met elkaar?

Ik dacht zoiets gehoord te hebben.

De nachthemel ziet er dan vast interessant uit.

De echte botsing is over 3 miljard jaar. Andromeda Galaxy is echter al veel eerder duidelijk zichtbaar aan de sterrenhemel.

Laatst zag is nog een progamma op de BBC waar ze het hebben over het leven op aarde over enkele miljoenen jaren. Ze zeiden daar ook dat er ongeveer elke 200 miljoen jaar een enorme natuur ramp komt, waardoor ongeveer 90 % van al het leven op aarde wordt verwoest. Daarbij komt dat als de globale tempratuur met 3 graden stijgt het zeeniveau met maar liefst 7 meter stijgt. We moeten maar eerst eens zorgen dat we dat kunnen overleven.

[Wien Ee]

Voordat de zon sterft, botst de Melkweg nog met de Andromeda nevel. Kleine kans dat de aarde meegenomen wordt door een passerende ster.

Stel dat de Andromeda nevel de aarde niet redt, en er tegen die tijd intelligent leven is. Idee: soms worden satellieten versneld door ze als een kosmische biljartbal langs planeten te laten scheren. De satelliet versnelt, de planeet vertraagt. Met een dito principe zou de aarde naar een hogere baan gebracht kunnen worden, denk ik. Stel dat een satelliet beweegt tussen de aarde en andere planeten. Op zo'n manier dat bij iedere ontmoeting met de aarde energie wordt overgedragen: de aarde versnelt, komt in een hogere baan. De satelliet heeft energie verloren, en doet deze bij een ontmoeting met venus, mars of jupiter weer op. Zo zou bewegingsenergie van andere planeten op de aarde overgebracht kunnen worden.

[Ruben Kwast]

Voordat de zon sterft, botst de Melkweg nog met de Andromeda nevel. Kleine kans dat de aarde meegenomen wordt door een passerende ster.

Stel dat de Andromeda nevel de aarde niet redt, en er tegen die tijd intelligent leven is. Idee: soms worden satellieten versneld door ze als een kosmische biljartbal langs planeten te laten scheren. De satelliet versnelt, de planeet vertraagt. Met een dito principe zou de aarde naar een hogere baan gebracht kunnen worden, denk ik. Stel dat een satelliet beweegt tussen de aarde en andere planeten. Op zo'n manier dat bij iedere ontmoeting met de aarde energie wordt overgedragen: de aarde versnelt, komt in een hogere baan. De satelliet heeft energie verloren, en doet deze bij een ontmoeting met venus, mars of jupiter weer op. Zo zou bewegingsenergie van andere planeten op de aarde overgebracht kunnen worden.

En dan??? Dan zit je in een hele koude lange baan om de zon. Je raakt bevroren en het duurt 10 keer zo lang voordat je jarig bent, mij niet gezien. Daarbij komt dat planetair biljart heel gevaarlijk is, een foutje en de aarde kan het wel schudden (letterlijk). Door die enorme milieu-rampen waar ik het eerder over had, is de kans groot dat er tegen de tijd de zon er mee kapt er bijna geen leven meer is hier op aarde.

[Jos Tieleman]

Ruben Kwast vroeg hoe ik aan de 60% helderheidstoename kwam. Dat heeft met de magnitudeschaal te maken. Deze is logaritmisch. Een ster van de 2e magnitude is 2,5 x zo helder als een ster van de 3e magnitude. Bij 5 magnituden verschil is de helderheidsverschil 100 x. Bij een halve magnitude is het verschil 1,6 x.

[wannes]

Voordat de zon sterft, botst de Melkweg nog met de Andromeda nevel. Kleine kans dat de aarde meegenomen wordt door een passerende ster.

Bij de botsing van 2 sterrenstelsel vinden geen botsingen tussen sterren plaats, en het is vrij onwaarschijnlijk dat planeten uit hun baan rond een ster worden getrokken, een belangrijk detail(imho) wordt wel vergeten: Als 2 sterrenstelsels botsen vind er enorm veel stervorming plaats doordat stofwolken van beide sterrenstelsels botsen, en de dichtheid op veel plaatsen groot genoeg wordt om sterren te vormen. Dat zal normaal enorm veel straling veroorzaken, en die is niet bevorderlijk voor enige levensvorm, maakt waarschijnlijk niet veel uit waar je je in de melkweg bevind

[Wien Ee]

Bij de botsing van 2 sterrenstelsel ... het is vrij onwaarschijnlijk dat planeten uit hun baan rond een ster worden getrokken ...

Hoe onwaarschijnlijk is dat? Daar kunnen we een berekening aan wagen



Stel dat de andromeda nevel een dichtheid heeft van één ster per kubieke parsec.

Eén parsec = 3,0 × 10^16 m.

Ofwel per 2,7 x 10^49 kubieke meter vinden we gemiddeld één ster.

Stel dat een ster de aarde mee kan nemen als de afstand van die ster tot de aarde kleiner wordt, dan de afstand van de aarde tot de zon. Anders gezegd: als de afstand van die ster tot de zon kleiner is dan 3 x 10^11 meter.

Een gunstige aanname: over 3 miljard jaar botst de andromeda nevel met de melkweg, over 5 miljard jaar zwelt de zon op. Er is circa 2 miljard jaar tijd dat de aarde door de andromeda nevel vliegt, en kans heeft "gered" te worden.

De melkweg en de andromeda nevel vliegen met een snelheid van een half miljoen kilometer per uur op elkaar af = 14 x 10^4 meter per seconde

Met deze aannames kunnen we de kans uitrekenen dat de aarde door een ster uit de andromeda nevel wordt meegenomen [rr] Heeft iemand hier trouwens een suggestie hoe die berekening uit te voeren

... gemiddeld elliptisch sterrenstelsel ... met een

sterdichtheid van één ster per kubieke parsec (n = 1 pc-3 ).

[sluys]

Heeft iemand hier trouwens een suggestie hoe die berekening uit te voeren?

Nou, alleen heeeeeeel ruw Dit wordt dus een afschatting van de orde-van-grootte, geen precieze berekening. De exacte inputgetallen zijn dus ook niet zo belangrijk.

Je plaatje is precies wat we nodig hebben om ons voor te stellen wat er gebeurt: we schieten 1 'deeltje' (de Zon of de Aarde, laten we het voor het moment Zon noemen, in overeenstemming met het plaatje) door een groep deeltjes (de Andromedanevel, M31). Wat hierbij belangijk is, is hoe dicht het traject van de Zon langs de andere sterren loopt, d.w.z. hoe groot de sterdichtheid er voor de Zon vanaf grote afstand 'uitziet'. Dat is dan een oppervlaktedichtheid (dus sterren per

\(\mathrm{pc}^2\)

), geen ruimtelijke dichtheid. De reden is dat als je 'door een sterrenstelsel heen' kijkt, het niet uitmaakt voor de totale hoeveelheid steroppervlak die je kunt zien, hoe dik de laag sterren is (d.w.z. een dunne laag met hoge volume-sterdichtheid ziet er hetzelfde uit als een dikke laag met lage volume-sterdichtheid).

Laten we even voor het gemak aannemen dat de M31 een ronde, platte schijf is met een biljoen (

\(10^{12}\)

sterren en een straal van 15kpc (zoals de Melkweg) en dat de sterren gelijkmatig verdeeld zijn (geen 'bulge', spiraalarmen, clusters, etc.). Bovendien nemen we aan dat we M31 'van boven' zien, dus loodrecht op het vlak. Dan is het aantal sterren dat we zien per vierkante parsec:

\(\sigma = \frac{\pi (15,\mathrm{kpc})^2}{10^{12}} \approx 1,!4\times10^3, \mathrm{pc}^{-2}. ~~~~~~~~~~ (1)\)

Als we dit omdraaien, betekent het dat iedere ster een gebiedje om zich heen heeft van

\(7,!1\times10^{-4},\mathrm{pc}^2\)

.

We willen dat zo'n ster dichter bij de Aarde komt dan de Zon, dus binnen een gebied (oppervlakte) van:

\(\pi,r^2 \approx 7,!4\times10^{-11},\mathrm{pc}^2, ~~~~~~~~~~ (2)\)

waar ik r=1 A.E. heb ingevuld. De kans dat dit gebeurt is het quotient van de twee oppervlaktes:

\(P = \frac{7,!4\times10^{-11},\mathrm{pc}^2}{7,!1\times10^{-4},\mathrm{pc}^2} \approx 10^{-7},\)

dus 1 in 10 miljoen.

Ik heb hier een groot aantal versimpelende aannames gemaakt om de afschatting te kunnen doen. De aannames over de structuur van M31 zijn niet gemakkelijk te corrigeren, hiervoor zou een gedetailleerd model nodig zijn. Wat we wel weten is dat we vanuit de Melkweg M31 niet 'van boven' zien. We zien de nevel (volgens Wikipedia) als 190'?60' en als we aannemen dat de nevel eigenlijk ('van boven' gezien) rond is, zien we dus slechts een derde van de totale oppervlakte. De de oppervlakte-sterdichtheid is dus ook ongeveer 3 keer zo groot als in het geval waar we van boven zouden kijken (zolang we niet ongeveer van de zijkant kijken, en geen gedetailleerde resultaten verwachten mogen we dat zeggen). De 'botsingskans' is dan ook 3 keer groter, hoewel het in theorie ook de kans groter maakt dat M31 het gedeelte van de Melkweg waar de Zon zich bevindt 'mist'.

Ik zou echter ook vraagtekens willen zetten bij het 'gered worden' van de Aarde op deze manier. Het lijkt me dat er inderdaad een en ander gebeurt wanneer een ster van, zeg, 1 zonsmassa dichter langs de Aarde beweegt dan de Zon (en waarschijnlijk ook op veel grotere afstand: de kans neemt kwadratisch toe met de afstand, dus als 10 A.E. voldoende is, wordt de kans 100 maal zo groot). De vraag echter is ten eerste of de Aarde blijft 'plakken' (in een baan om die ster komt), ten tweede, als dat gebeurt, hoe dat gebeurt en tenslotte wat er gebeurt als de Aarde niet blijft plakken. Ik ben op dit punt verder gaan typen, maar de post wordt nu zo lang, dat het me handiger lijkt dit in een vervolgbericht te doen (dat moeten de moderatoren me dan maar vergeven).

[Wien Ee]

Nou, alleen heeeeeeel ruw  Dit wordt dus een afschatting van de orde-van-grootte, geen precieze berekening.  De exacte inputgetallen zijn dus ook niet zo belangrijk.

...

dus 1 in 10 miljoen.

Alles is nog niet voor niets Alvorens de zon supernova wordt, is er een heel kleine kans dat we botsen met een zon uit de Andromeda nevel.

Ik begrijp alleen niet waarom je de snelheid waarmee de stelsels door elkaar heenvliegen, en de tijd dat ze dat doen, niet meeneemt in je berekening. Ik heb er nog eens over nagedacht, en wat gerekend. Dan kom ik uit op een kans van één op 45 duizend, dat de aarde dichter bij een ster uit de andromeda komt dan bij de zon.

De kans dat we dat overleven is natuurlijk alsnog heeel klein. Getostied worden tussen twee sterren is ook niet alles.

berekening:

We willen dat zo'n ster dichter bij de Aarde komt dan de Zon, dus binnen een gebied (oppervlakte) van:

\(\pi,r^2 \approx 7,!4\times10^{-11},\mathrm{pc}^2 = 6,66 \times10^{22},\mathrm[{m}^2]\)

De melkweg en de andromeda nevel vliegen op elkaar af met een snelheid van:

\(14 \times 10^4 ~~[meter~ per~ \seconde]\)

De aarde vliegt zeg (inschatting) nog 2 miljard jaar door de andromeda nevel:

\(2~miljard~ [jaar] = 6,3 \times 10^{16}~[\seconden]\)

De afstand die de aarde dan door de andromeda nevel aflegt is dan:

\(14 \times 10^4~\times~6,3 \times 10^{16}~ = ~8,8 \times10^{21}~[meter]\)

Het volume waarbinnen een zon uit de andromeda nevel moet komen is dan:

\(8,8 \times10^{21}~\times~6,66 \times10^{22}~=~5,9 \times10^{ 44}~[meter^3]\)

Per 2,7 x 10^49 kubieke meter vinden we gemiddeld één ster. De kans op die ster is dan:

\(5,9 \times10^{ 44}~\div~2,7 \times 10^{49}~=~2,2\times10^{-5} \)

Ofwel kans één op 45.000