如何计算恒星的质量?宇宙中几乎所有的东西都有质量,从原子和亚原子粒子(比如大型强子对撞机研究的粒子)再行星、恒星、星系和巨大的星系团。到目前为止,科学家所知道唯一没有质量的粒子是光子和胶子。它们分别是传递电磁力和强力的介导粒子
如何计算恒星的质量?
宇宙中几乎所有的东西都有质量,从原子和亚原子粒子(比如大型强子对撞机研究的粒子)再行星、恒星、星系和巨大的星系团。到目前为止,科学家所知道唯一没有质量的粒子是光子和胶子。它们分别是传递电磁力和强力的介导粒子。质量是《拼音:shì》一个物体的固有属性,就像你每天很关心自己的体重一样,质量对于天体物理学的研究也至关重要。但是天空中的物体太遥远,我们不能触摸到它们,当然也不能通过传统的方法去测量它们的重量,例如,拿起来称一称。那么,天{pinyin:tiān}文学家是如何确定宇宙中物质的质量呢?
恒星与质量
我们直到一个典型的恒星相当大,通常比行星要大得多。那为什么要关心恒星的质量呢?因为恒星质量的信息非常重要,它揭示了恒星过去、现在和未来的进化线索。我们直到宇宙中所有的恒星(包括我们的太阳)都是通过将轻元素聚变成重元素来发光、发热的。而所有的恒星都是由大量的氢和少量的氦组成,因此它们的质量存在差异,就这唯一的因素就绝对了一个恒星生命周期内的所有表现和死亡后的结局。天文学家使用哈勃太空望远镜发现了9个超过太阳(繁体:陽)质量100倍的大质量恒星。它们位于银河系附近大麦哲伦星云中的R136星团中。其中还包括了澳门威尼斯人目前我们所知宇宙中质量最大的恒星,有256个太阳质量。要想算出恒星的寿命有多长,质量是一个重要因素。
我们可以使用几种间接的方法来确定【练:dìng】恒星的质量。其中一种被称为引力透镜法,通过测量光经过大质量物体在引力作用下的弯澳门金沙曲路径,虽然弯曲量很小,但仔细测量就可以发现这个物体的引力质量。
直到21世纪,天文学家才将引力透澳门新葡京镜效应应用于测量恒星的质量。在(zài)此之前,天文学家必须依靠围绕一个共同质心运行的双星系统来测量恒星的质量。对于天文学家来说,双星质量(围绕一个共同的质心旋转的两颗恒星)很容易测量。
天狼星A和天狼星B的哈勃太空望远镜影像,这是一个距离地球8.6光年的双星系统。首先,我们需要测量澳门金沙系统中所有恒星的轨道,并且记录恒星的轨道速度,然后确定恒星经过轨道需要多长时间,即所谓的“轨(拼音:guǐ)道周期”。 知道了以上所有的信息,天文学家就可以确定恒星的质量。
因此,我们无需接触恒星,就可以使用数学和已知的物理定律来计算恒星的质量。但是,这个方法并不适用于所有(pinyin:yǒu)的恒星。因为有些恒星没有伴星(例如,太阳)有些恒星距离我们十分遥远,无法获得其轨道信息,我《pinyin:wǒ》们就jiù 可以使用亮度和温度来确定恒星的质量
因为质量不同的恒星其亮度和温度有很大的不同。将宇宙中的各类恒星的亮度和温度信息绘制在图表澳门永利上(pinyin:shàng)时,我们就得到了一个恒星演化图。
其中大质量恒星是宇宙中最热、最蓝的恒星,较小质量的恒星(如太阳)比这些大质量恒星的温度要低。恒星温度、颜色和亮度的图表被称为赫茨普朗-罗素图,根据定义,它也显示了恒星的质量,这取决于恒星在图表上的位置。如果恒心位于主序线上,那么天文学家就知道这颗恒星的质{pinyin:zhì}量既不会很大dà 也不会很小。因为最大质量和最小质量的恒星一般在主序列之外。
赫茨普朗-罗素图描绘了【pinyin:le】恒星的温度与其亮度之间(繁:間)的关系。图中恒星的位置提供了它处于哪(练:nǎ)个阶段的信息,以及它的质量和亮度信息。
恒星演化
目前我们已经很好的掌握了恒星是如何诞生、生存和死亡的这种生与死的顺序被称为“恒星演化”。一yī 颗恒星在其一生中如何演化的最大预测指标是它与生俱来的质量,即它的“初始质量”。低质量恒星通常比高(pinyin:gāo)质量恒星更冷、更暗
因此【pinyin:cǐ】,我【拼音:wǒ】们只需观察一颗恒星的颜色、温度,以及它在赫茨普龙格-罗素图[繁:圖]中的“位置”,就能很好地了解一颗恒星的质量。通过与已知质量(颜色、温度和亮度)类似的恒星(如上文提到的双星)进行比较,可以让我们更加精确的直到给定恒星的质量。
当然,恒星并不是一辈子都保持同样的质量。随着年龄的增长,恒星会逐渐失去其质量。恒星在生命周期内会逐渐消耗核燃【pinyin:rán】料,最终,在它们生《练:shēng》命的尽头会经历了巨大的质量损失。像太阳(繁体:陽)这样的恒星死亡时,会轻轻地外壳的氢吹走,形成行星状星云,如【拼音:rú】果恒星质量比太阳大得多(8倍以上),恒星就会在核坍缩超新星的爆炸中死亡,将大部分物质抛洒到星际介质中,其核心会留下一颗中子星或黑洞。
蟹状星云的合成图像,这是一颗超新星的遗迹,预示着一颗非常大的恒星的死亡。通过观察一些已知质量恒星的死亡方式,我们就可以推断出其他类似质量的恒星在死亡时会发生什么。
总结
- 恒星的质量是许多其他特征重要的预测指标,包括恒星的寿命。
- 天文学家使用间接的方法来确定恒星的质量,包括:星光弯曲、双星系统的轨道信息、单颗恒星的颜色、温度和亮度。
- 一般来说,大质量恒星比小质量的恒星寿命短
这是因为它【pinyin:tā】们消耗核燃料的速度要快得多。
- 像我们太阳这样的恒星是中等质量,其死亡时会形成行星状星云。
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