如何計算出一顆恒星的質量
宇宙中的幾乎所有物質都具有質量,從原子和亞原子粒子(例如大型強子對撞機研究的粒子)到巨大的星團簇??茖W家迄今為止所知道的**的事情就是光子和gluons。
質量很重要,但天空中的物體太遠了。我們可以觸摸它們,我們當然可以通過傳統(tǒng)方式稱重它們。那么,天文學家如何確定宇宙中的物質質量呢?它'很復雜。
恒星和質量
假設一顆典型的恒星非常巨大,通常比一顆典型的星球多得多。為什么關心它的質量?這些信息很重要,因為它揭示了有關恒星進化過去,現(xiàn)在和未來的線索。
天文學家可以使用幾種間接方法來確定星狀質量。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,但仔細測量可以揭示牽引物體的重力拉力的質量。
典型的星形質量測量
直到21世紀,科學家們才將重力引力應用于測量恒星質量。在此之前,他們必須依靠軌道共同質心的恒星的測量,即所謂的二元恒星。二元星的質量(兩顆軌道共同重心的恒星)很容易被天文學家測量。事實上,多星系統(tǒng)提供了一個如何計算其質量的瑜伽常識教科書例子。它有點技術性,但值得研究以了解天文學家必須做什么。
首先,他們測量系統(tǒng)中所有恒星的軌道m(xù)、 他們還對恒星進行時鐘'軌道速度,然后確定給定恒星通過一個軌道需要多長時間。那's稱之為它"軌道周期。"
計算質量
一旦所有這些信息都知道了,天文學家接下來做一些計算來確定恒星的質量。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是質量,R是對象的半徑。它是一個代數(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,天文學家利用數(shù)學和已知的物理規(guī)律來計算它的質量。但是,他們可以'為每個星形都這樣做。其他測量有助于他們計算出二進制或多星系統(tǒng)中恒星而不是的質量。例如,他們可以使用亮度和溫度。不同亮度和溫度的恒星質量差別很大。這些信息繪制在圖表上時,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,它還顯示一個星形's質量,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,那么天文學家就知道它的質量不會很大,也不會很小。**質量和最小質量星不在主序列范圍內。
恒星進化
科學家們很好地處理著恒星是如何出生,生活和死亡的。這個生死序列被稱為"恒星進化"**的p預測恒星如何演變的因素是它出生的質量,它的"初始質量。"低質量恒星通常比高質量恒星更冷更暗。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,科學家可以很好地了解恒星's質量。已知質量的類似恒星(例如上面提到的二值系)的比較使天文學家很好地了解給定恒星的大小,即使它不是't是二元的。
當然,明星們一生都保持相同的質量。隨著年齡的增長,他們會失去它。他們逐漸消耗核燃料,最終在生命的盡頭經歷巨大的質量損失。如果它們像太陽一樣重新恒星,它們會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,它們會死于超新星事件,核心崩潰,然后在災難性的爆炸中向外擴展。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,科學家可以推斷出其他恒星會做什么。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。天文學家獲得的信息被折疊成非常**的模型,幫助他們準確地預測宇宙中和整個宇宙中的哪些恒星將根據(jù)它們的質量出生,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
- 一顆恒星的質量是一個重要的預測指標對于許多其他特征,包括它會活多長時間。
- 科學家使用間接方法來確定恒星的質量,因為它們可以直接接觸它們。
- 通常來說,更大的恒星壽命短于不太大塊的恒星。這是因為它們消耗核燃料的速度要快得多。
- 像我們太陽這樣的恒星是中等質量的,其結束方式與幾千萬年后會自燃的恒星大不相同。