如何計(jì)算出一顆恒星的質(zhì)量

宇宙中的幾乎所有物質(zhì)都具有質(zhì)量,從原子和亞原子粒子(例如大型強(qiáng)子對撞機(jī)研究的粒子)到巨大的星團(tuán)簇??茖W(xué)家迄今為止所知道的**的事情就是光子和gluons。

質(zhì)量很重要,但天空中的物體太遠(yuǎn)了。我們可以觸摸它們,我們當(dāng)然可以通過傳統(tǒng)方式稱重它們。那么,天文學(xué)家如何確定宇宙中的物質(zhì)質(zhì)量呢?它'很復(fù)雜。

恒星和質(zhì)量

假設(shè)一顆典型的恒星非常巨大,通常比一顆典型的星球多得多。為什么關(guān)心它的質(zhì)量?這些信息很重要,因?yàn)樗沂玖擞嘘P(guān)恒星進(jìn)化過去,現(xiàn)在和未來的線索。

大麥格列云中的高質(zhì)量恒星

天文學(xué)家可以使用幾種間接方法來確定星狀質(zhì)量。一種稱為重力透鏡的方法測量由附近物體的重力拉力彎曲的光的路徑。盡管彎曲量很小,但仔細(xì)測量可以揭示牽引物體的重力拉力的質(zhì)量。

典型的星形質(zhì)量測量

直到21世紀(jì),科學(xué)家們才將重力引力應(yīng)用于測量恒星質(zhì)量。在此之前,他們必須依靠軌道共同質(zhì)心的恒星的測量,即所謂的二元恒星。二元星的質(zhì)量(兩顆軌道共同重心的恒星)很容易被天文學(xué)家測量。事實(shí)上,多星系統(tǒng)提供了一個(gè)如何計(jì)算其質(zhì)量的瑜伽常識(shí)教科書例子。它有點(diǎn)技術(shù)性,但值得研究以了解天文學(xué)家必須做什么。

天狼星二進(jìn)制星系統(tǒng)

首先,他們測量系統(tǒng)中所有恒星的軌道m(xù)、 他們還對恒星進(jìn)行時(shí)鐘'軌道速度,然后確定給定恒星通過一個(gè)軌道需要多長時(shí)間。那's稱之為它"軌道周期。"

計(jì)算質(zhì)量

一旦所有這些信息都知道了,天文學(xué)家接下來做一些計(jì)算來確定恒星的質(zhì)量。他們可以使用等式V=SQRT(G M/R),其中SQRT是"平方根"a,G是重力,M是質(zhì)量,R是對象的半徑。它是一個(gè)代數(shù)問題,通過重新排列方程來求解M。

因此,在沒有觸及恒星的情況下,天文學(xué)家利用數(shù)學(xué)和已知的物理規(guī)律來計(jì)算它的質(zhì)量。但是,他們可以'為每個(gè)星形都這樣做。其他測量有助于他們計(jì)算出二進(jìn)制或多星系統(tǒng)中恒星而不是的質(zhì)量。例如,他們可以使用亮度和溫度。不同亮度和溫度的恒星質(zhì)量差別很大。這些信息繪制在圖表上時(shí),表明恒星可以按溫度和亮度排列。

真正偉大的恒星是宇宙中最熱門的恒星之一。較小的群眾星,如太陽,比他們的巨人兄弟姐妹更涼爽。恒星溫度,顏色和亮度的圖表稱為Hertzsprung-Russell圖表,根據(jù)定義,它還顯示一個(gè)星形's質(zhì)量,具體取決于它在圖表上的位置。如果它沿著一條叫做主序列的漫長而彎曲的曲線,那么天文學(xué)家就知道它的質(zhì)量不會(huì)很大,也不會(huì)很小。**質(zhì)量和最小質(zhì)量星不在主序列范圍內(nèi)。

hertzsprungrussell圖-

恒星進(jìn)化

科學(xué)家們很好地處理著恒星是如何出生,生活和死亡的。這個(gè)生死序列被稱為"恒星進(jìn)化"**的p預(yù)測恒星如何演變的因素是它出生的質(zhì)量,它的"初始質(zhì)量。"低質(zhì)量恒星通常比高質(zhì)量恒星更冷更暗。因此,簡單地通過觀察一顆恒星's顏色,溫度,以及它的位置"生命"在Hertzsprung-Russell圖中,科學(xué)家可以很好地了解恒星's質(zhì)量。已知質(zhì)量的類似恒星(例如上面提到的二值系)的比較使天文學(xué)家很好地了解給定恒星的大小,即使它不是't是二元的。

當(dāng)然,明星們一生都保持相同的質(zhì)量。隨著年齡的增長,他們會(huì)失去它。他們逐漸消耗核燃料,最終在生命的盡頭經(jīng)歷巨大的質(zhì)量損失。如果它們像太陽一樣重新恒星,它們會(huì)輕輕地吹掉它并形成行星狀的星云(通常)。如果它們比太陽大得多,它們會(huì)死于超新星事件,核心崩潰,然后在災(zāi)難性的爆炸中向外擴(kuò)展。將他們的大部分材料爆炸到太空。

通過觀察像太陽一樣死亡或在超新星中死亡的恒星類型,科學(xué)家可以推斷出其他恒星會(huì)做什么。他們知道他們的群眾,他們知道其他具有相似群眾的恒星是如何進(jìn)化和死亡的,因此他們可以根據(jù)對顏色,溫度和其他方面的觀察做出一些非常好的預(yù)測,幫助他們理解他們的群眾。

在那里'觀察恒星比收集數(shù)據(jù)多得多。天文學(xué)家獲得的信息被折疊成非常**的模型,幫助他們準(zhǔn)確地預(yù)測宇宙中和整個(gè)宇宙中的哪些恒星將根據(jù)它們的質(zhì)量出生,年齡和死亡。**,這些信息還有助于人們更多地了解恒星,特別是我們的太陽。

快速事實(shí)

    一顆恒星的質(zhì)量是一個(gè)重要的預(yù)測指標(biāo)對于許多其他特征,包括它會(huì)活多長時(shí)間。
  • 科學(xué)家使用間接方法來確定恒星的質(zhì)量,因?yàn)樗鼈兛梢灾苯咏佑|它們。
  • 通常來說,更大的恒星壽命短于不太大塊的恒星。這是因?yàn)樗鼈兿暮巳剂系乃俣纫斓枚唷?/li>
  • 像我們太陽這樣的恒星是中等質(zhì)量的,其結(jié)束方式與幾千萬年后會(huì)自燃的恒星大不相同。