¿Cuáles son las probabilidades matemáticas de que una nave espacial que viaja cerca de la velocidad de la luz se estrelle contra un planeta, un pequeño asteroide u otros desechos espaciales si viaja en un camino recto durante 10 años?

Si la nave espacial puede comenzar desde cualquier punto en el universo observable y viajar en cualquier dirección, entonces la probabilidad de que golpee algo más grande que la partícula subatómica o la molécula de gas interestelar ocasional (de la que probablemente pueda protegerse efectivamente) dentro de una distancia de 10 años luz desde sus puntos de partida es tan cercano a cero como no hace ninguna diferencia.

¿Por qué? Porque la mayor parte del universo es un espacio vacío. Espacio realmente vacío, y muchísimo .

En primer lugar, están los inmensos vacíos entre las galaxias. Luego están los vacíos aún más inmensos entre los cúmulos galácticos. Y, finalmente, están los vacíos estupendamente inmensos entre los supercúmulos galácticos. Estos diversos vacíos se encuentran entre millones y cientos de millones de años luz de diámetro, en cualquier dirección. Y no hay nada en estos vacíos, excepto el paso de fotones de luz, neutrinos, una dispersión extremadamente escasa de partículas solitarias y tal vez cosas más exóticas como la materia oscura, que interactúa tan débilmente que pasará a través de la nave espacial sin un parpadeo. Entonces, simplemente no hay nada en estos vacíos para que una nave espacial golpee, ciertamente no dentro de los 10 años luz de cualquier punto típico, y probablemente ni siquiera dentro de varios millones de años luz de él.

Es cierto que dentro de los centros de galaxias o cúmulos globulares muy apretados, puede obtener densidades de estrellas y otros objetos celestes que podrían representar un peligro de navegación para un viaje en línea recta de 10 años luz. Pero tales regiones ocupadas y congestionadas del universo, incluso tomadas juntas, constituyen solo una proporción minúscula del volumen total del cosmos. Entonces, la probabilidad de elegir un punto de partida, al azar, que esté dentro de los 10 años luz de cualquier objeto colisionable en una de estas regiones, cuando tengamos un punto en la inmensidad casi vacía de todo el universo para elegir, es efectivamente cero .

Si todavía encuentra esto difícil de creer, considere esto: nuestra galaxia, la Vía Láctea, está en curso de colisión con nuestra galaxia vecina, Andrómeda. En alrededor de 4 mil millones de años, se unirán, se fusionarán, se cruzarán y se estabilizarán para formar una gran galaxia [1] (que algunos astrónomos llaman Lacromeda, de donde proviene el ‘Lac’ Latín para la leche). Y, sin embargo, aunque ambas galaxias contienen cientos de miles de millones de estrellas, se cree que ninguna de esas estrellas colisionará entre sí durante todo el proceso de colisión y fusión, porque las distancias promedio entre ellas serán demasiado grandes. Y si la probabilidad de que cualquiera de esos cientos de miles de millones de estrellas colisionen, en trayectorias que miden cientos de miles de años luz , es cero (y las estrellas son objetos enormes, recuerden), ¿cómo puede la probabilidad de que una pequeña nave espacial golpee algo en una trayectoria? de solo 10 años luz ser mayor?

[1] Colisión Andrómeda-Vía Láctea

Es extremadamente difícil calcular esto.
Dejame usar un ejemplo. Tome una roca de 1 metro de diámetro. Tome a una persona con los ojos vendados y coloque la roca en algún lugar cerca de él (alrededor de 10 metros). Pídale que tome una dirección aleatoria y camine en línea recta. ¿Cuáles son las probabilidades de que camine sobre esta roca? Muy pequeña.

Ahora, convierte la roca en arena. Póngalo al azar en todas partes en un círculo de 10 m alrededor del chico y pídale que haga lo mismo. Ahora tiene muchas posibilidades de caminar sobre la arena.

La masa presente en el Universo no es el desafío, lo importante es saber cómo se distribuye esta masa.

Las estrellas representan la mayor parte de la masa de la Vía Láctea. Sería factible estimar, aproximadamente, las probabilidades de chocar contra una estrella en un viaje en línea recta. El problema es saber cómo se distribuyen los planetas, los asteroides y otras cosas “pequeñas”.

Solo para agregar, un grano de arena (60 mg) al 99% de la velocidad de la luz tendría aproximadamente la energía cinética relativista equivalente a la mitad de la energía liberada por la bomba nuclear Little Boy

3.283 × 10 ^ 13 julios – Wolfram | Alpha

Depende de dónde comienza. Si comienza dentro de un sistema solar como el nuestro donde hay planetas y asteroides y cometas y demás, la posibilidad de golpear algo es prácticamente cero, pero no exactamente cero.

Si la nave comienza más allá de la heliopausa (donde el viento solar deja de ser detectable), casi no hay más que átomos de hidrógeno aleatorios durante varios años luz en cualquier dirección, por lo que las posibilidades de golpear cualquier cosa son tan cercanas a cero como uno podría imaginar. Y también es bueno, porque una colisión con una pequeña mota de materia podría causar daños graves. Cualquier cosa mucho más grande destruiría completamente la nave.

Alrededor del 95%.

Los científicos creen que la materia es solo el 5% del total de la composición del Universo, por lo tanto, es algo lógico suponer que el porcentaje de contacto sería aproximadamente el mismo.