如何找出一个恒星的质量

hypergiant star
在超巨星明星大犬座VY,卢瑟福天文台。它是由天文学家测得的最大和最重的恒星之一。 arthunter,通过维基百科公地。 CC BY-SA 3.0

几乎 宇宙中的一切都有质量,从原子和亚原子粒子(如那些由研究 大型强子对撞机) 至 星系的巨大群。唯一的东西,科学家知道,到目前为止没有质量是 光子 和胶子。 

质量是重要的是知道的,但在天空中的物体距离太远。我们不能碰他们,我们肯定无法通过常规手段衡量他们。因此,如何天文学家确定的东西,在宇宙中质量?情况很复杂。 

明星和质量

假设 典型的星 是相当巨大的,通常远远超过这样一个典型的行星。为什么关心它的质量?这些信息是知道的,因为重要 它揭示了恒星演化的过去,现在和未来的线索.

High mass stars in the Large Magellanic Cloud
利用哈勃太空望远镜,天文学家确定了九个怪兽恒星质量的100倍太阳质量以上。他们趴在附近的大麦哲伦星云星团R136。搞清楚恒星的寿命时,质量的一个重要特点。 NASA / ESA / STScI的

天文学家可以使用几种间接的方法来测定恒星质量。一个方法,称为 引力透镜,测量由附近物体的引力弯曲光的路径。虽然弯曲的量很小,仔细测量可以揭示做揪着物体的引力质量。

典型的星质量测量

花了天文学家直到21世纪引力透镜应用于测量恒星群众。在此之前,他们不得不依靠恒星轨道运行质量的一个共同的中心测量,所谓的双星。质量 双星 (两个星轨道重力共同的中心)是很容易天文学家测量。事实上,聚星系统提供了如何找出自己的群众教科书式的范例。这是一个有点技术,但值得研究,以了解天文学家必须做的。

Sirius binary star system
天狼a和b,二进制系统从地球8.6光年的哈勃太空望远镜的图像。 NASA / ESA / STScI的

首先,他们测量系统中的所有恒星的轨道。他们还时钟星星轨道的速度,然后确定需要多长时间给定的明星要经过一个轨道。这就是所谓的“轨道周期。” 

计算质量

一旦所有的信息是已知的,天文学家未来做一些计算,以确定恒星的质量。他们可以使用等式V轨道 = 开方(克/ R),其中 开方 是“平方根”一个, G 重力, M 是质量,而 R 是对象的半径。这是代数的问题通过重新排列公式计算梳理出群众 M

因此,无需接触明星,天文学家用数学和已知的物理定律,以找出它的质量。但是,他们不能对每一颗星做到这一点。其他测量帮助他们找出恒星群众 二进制或多星系统。例如,他们可以用光度和温度。不同的光度和温度的恒星具有截然不同的群众。这些信息,在图上绘制时,示出了分可以通过温度和亮度被设置。

真正的大质量恒星是在宇宙中最热的人之一。较低质量恒星,如太阳,比他们的兄弟姐妹巨大的冷却器。星温度,颜色和亮度的曲线被称为 赫罗图,根据定义,这也显示了恒星的质量,不同的地方在于它在图表上。如果沿着所谓的长,蜿蜒的曲线位于 主序,那么天文学家知道它的质量会不会是巨大的,也不会是很小的。最大质量和最小质量的恒星属于主序之外。

hertzsprung-russell diagram
这个版本的hertzprung罗素图的绘制中对他们的光度恒星的温度。图中恒星的位置提供了有关它是在哪个阶段的信息,以及它的质量和亮度。 欧洲南方天文台

恒星演化

天文学家对恒星如何诞生一个良好的手感,生活和死亡。生死这个序列被称为“恒星演化。”的明星将如何发展最大的预测是它与生俱来的,它的质量“初始质量。”低质量恒星通常比其更高质量的同行冷却器和调光器。因此,只需在赫罗图看一个明星的颜色,温度,并在其“生命”,天文学家们可以得到一个恒星的质量是一个好主意。已知质量的类似恒星的比较(如上面提到的二进制文件)给天文学家给定的明星是如何大规模是一个好主意,即使它不是一个二进制。

当然,明星不保持相同的质量他们的生活。他们失去了它作为他们的年龄。他们逐渐消耗自己的核燃料,并最终体验的质量损失巨大发作 他们生活的结束。如果他们像星星,太阳,他们轻轻地吹飞,并形成行星状星云(通常情况下)。如果他们比太阳更大规模的,他们死在超新星事件,其中核心崩溃,然后在一个灾难性的爆炸向外扩张。该爆炸他们的大部分材料的空间。

蟹状星云,超新星遗迹是预示着一个非常大质量恒星死亡的合成图像。 NASA/ESA/ASU/J. Hester & A. Loll

通过观察类型的死亡,如太阳或死在超新星恒星,天文学家可以推断出什么其他的明星都行。他们知道自己的群众,他们知道其他恒星具有类似群众发展和死,这样他们就可以做出一些不错的预测,基于颜色,温度等方面,帮助他们了解群众的意见。

还有更多以观察恒星比收集数据。信息天文学家得到的是折叠成非常精确的模型,帮助他们预测的银河系和整个宇宙只是什么明星会做,因为他们是天生的,年龄和死亡,都是基于它们的质量。最终,这些信息还可以帮助人们更多地了解恒星,尤其是我们的太阳。

快事实

  • 恒星的质量是许多其他特征,包括它会活多久的重要指标。
  • 天文学家用间接的方法来确定恒星的质量,因为他们不能直接用手接触。
  • 通常来说,更多的巨星活的寿命比小质量的篇幅短。这是因为它们消耗的核燃料快得多。
  • 类似我们太阳的恒星是中等质量,将在比大质量恒星几十万年后,将自己炸了一个非常不同的方式结束。