Close Stellar Encounters: Investigating the Distribution of Minimum Distances of Sun-Star and Star-Star Approaches
(2025) In Bachelor's Thesis in Mathematical Sciences MASK11 20242Mathematical Statistics
- Abstract
- Close stellar encounters play a critical role in shaping planetary systems by perturbing the orbits of minor body populations like the Oort Cloud and the orbits of planets. Using data from the Gaia DR3 catalogue, this work quantifies close stellar encounters, investigating both Sun-star and star-star interactions.
Assuming that stars move in straight lines, encounter distances and times were computed. A sampling method was used to derive confidence intervals for the encounter parameters. In the case of solar encounters, an analytical expression for the encounter distance distribution was derived and used to estimate encounter rates. The results indicate that approximately 2% of Sun-like stars experience an encounter within 100 AU over... (More) - Close stellar encounters play a critical role in shaping planetary systems by perturbing the orbits of minor body populations like the Oort Cloud and the orbits of planets. Using data from the Gaia DR3 catalogue, this work quantifies close stellar encounters, investigating both Sun-star and star-star interactions.
Assuming that stars move in straight lines, encounter distances and times were computed. A sampling method was used to derive confidence intervals for the encounter parameters. In the case of solar encounters, an analytical expression for the encounter distance distribution was derived and used to estimate encounter rates. The results indicate that approximately 2% of Sun-like stars experience an encounter within 100 AU over 4.6 Gyr.
After filtering out bound systems, 193 star pairs with median encounter distances of less than 0.05 pc were identified. For solar encounters, six stars were found to approach within 0.5 pc. The closest being Gliese 710 with a median encounter distance of 0.051 pc.
This study enhances our understanding of the local dynamical environment and establishes a framework for identifying significant close encounters. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Av de tusentals stjärnor som analyserats i detta arbete framträder stjärnan Gliese 710 som särskilt intressant. Denna stjärna förväntas passera solen på ett avstånd av ungefär 10000 gånger avståndet mellan jorden och solen, om cirka 1.3 miljoner år. Även om detta låter avlägset kan en sådan förbiflygning störa det avlägsna Oort-molnet som omger solsystemet, vilket potentiellt kan öka antalet kometer som rör sig inåt i solsystemet mot Jorden. Med framtida data från Gaia kommer vi att kunna förutsäga sådana händelser med större precision, vilket är avgörande för att bedöma långsiktiga risker för solsystemet.
Utöver solens närmöten har jag även studerat interaktioner mellan stjärnpar, solen exkluderad, och identifierat 193 stjärnpar med så... (More) - Av de tusentals stjärnor som analyserats i detta arbete framträder stjärnan Gliese 710 som särskilt intressant. Denna stjärna förväntas passera solen på ett avstånd av ungefär 10000 gånger avståndet mellan jorden och solen, om cirka 1.3 miljoner år. Även om detta låter avlägset kan en sådan förbiflygning störa det avlägsna Oort-molnet som omger solsystemet, vilket potentiellt kan öka antalet kometer som rör sig inåt i solsystemet mot Jorden. Med framtida data från Gaia kommer vi att kunna förutsäga sådana händelser med större precision, vilket är avgörande för att bedöma långsiktiga risker för solsystemet.
Utöver solens närmöten har jag även studerat interaktioner mellan stjärnpar, solen exkluderad, och identifierat 193 stjärnpar med så nära förbiflygningar att de är värda vidare undersökning. Dessa fall är inte bara intressanta för vår förståelse av galaxens dynamik, utan också potentiellt i sökandet efter tecken på intelligent liv. Nära passager mellan stjärnor skulle kunna vara optimala tillfällen för en teknologiskt avancerad civilisation att resa mellan planetsystem. Detta kan liknas vid hur vi utnyttjar specifika tidpunkter för att skicka rymdsonder till Mars på energisnåla banor.
Stjärnor kretsar omkring Vintergatans centrum med olika omloppsbanor, vilket ibland leder till nära möten. Dessa interaktioner kan påverka omloppsbanor av planeter, asteroider och kometer i planetsystem, vilket i sin tur kan leda till instabila förhållanden. Ett aktuellt exempel är asteroiden 2024 YR4, som nyligen orsakade oro när den bedömdes ha en förhöjd risk att kollidera med jorden år 2032. Även om risken nu anses vara minimal, illustrerar detta hur objekt i vårt solsystem kan få banor som för dem nära jorden, möjligen som ett resultat från ett av Solens tidigare närmöten med en annan stjärna.
För att beräkna dessa möten antog jag att stjärnor rör sig i raka banor, det vill säga att jag bortsåg från den övergripande gravitationen i galaxen. Genom omfattande analys av data från Gaia (ett huvuduppdrag från Europeiska rymdorganisationen) och användandet av statistiska metoder uppskattade jag både tidpunkten och avståndet för dessa nära förbiflygningar. Utöver detta härledde jag en matematisk modell för att bedöma hur troligt det är att en stjärna passerar inom ett visst avstånd från Solen. Genom att applicera denna modell bakåt i tiden kan vi skatta hur många nära stjärnpassager solen har upplevt under dess 4.6 miljarder år långa historia – en pusselbit i förståelsen av hur solsystemet har utvecklats till sin nuvarande form. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9187695
- author
- Pedersen, Anton LU
- supervisor
-
- Melvyn B Davies LU
- Dragi Anevski LU
- organization
- course
- MASK11 20242
- year
- 2025
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- Stellar encounters, Close stellar approaches, Gaia DR3, Encounter rate, Isotropic velocities, Minimum separation distribution, Binary star filtering, Linear motion approximation
- publication/series
- Bachelor's Thesis in Mathematical Sciences
- report number
- LUNFMS-4078-2025
- ISSN
- 1654-6229
- other publication id
- 2025:K2
- language
- English
- id
- 9187695
- date added to LUP
- 2025-04-22 09:53:42
- date last changed
- 2025-04-22 09:53:42
@misc{9187695,
abstract = {{Close stellar encounters play a critical role in shaping planetary systems by perturbing the orbits of minor body populations like the Oort Cloud and the orbits of planets. Using data from the Gaia DR3 catalogue, this work quantifies close stellar encounters, investigating both Sun-star and star-star interactions.
Assuming that stars move in straight lines, encounter distances and times were computed. A sampling method was used to derive confidence intervals for the encounter parameters. In the case of solar encounters, an analytical expression for the encounter distance distribution was derived and used to estimate encounter rates. The results indicate that approximately 2% of Sun-like stars experience an encounter within 100 AU over 4.6 Gyr.
After filtering out bound systems, 193 star pairs with median encounter distances of less than 0.05 pc were identified. For solar encounters, six stars were found to approach within 0.5 pc. The closest being Gliese 710 with a median encounter distance of 0.051 pc.
This study enhances our understanding of the local dynamical environment and establishes a framework for identifying significant close encounters.}},
author = {{Pedersen, Anton}},
issn = {{1654-6229}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{Bachelor's Thesis in Mathematical Sciences}},
title = {{Close Stellar Encounters: Investigating the Distribution of Minimum Distances of Sun-Star and Star-Star Approaches}},
year = {{2025}},
}