恒星的质量是怎么测出来的呢?恒星的质量测量方式有好几种,不同类型的恒星测量方式都不同。关于恒星的质量是怎么测出来的呢以及恒星的质量是怎么测出来的呢,恒星的质量如何测定,恒星的质量是怎么算出来的,恒星的质量是什么,恒星的温度是怎么测量出来的等问题,锦燕网将为你整理以下的生活知识:
恒星的质量是怎么测出来的呢
恒星的质量测量方式有好几种,不同类型的恒星测量方式都不同。
1、双星系统:
双星系统中,两颗恒星都绕着他们的质心做椭圆周期运动。
只要知道双星系统中两颗恒星的距离和周期,就能求出总质量。
根据轨道得出到质心的距离比,或者测量两颗恒星的光谱多普勒效应,算出速度比,就能算出两颗恒星各自质量。
2、通过光度推算质量:
恒星的质量和光度是有关系的,相同类型的恒星,质量越大光度越大。
其中L和M是太阳的光度和质量,L和M是恒星的光度和质量,a和恒星类型和质量范围有关。
质量在太阳2倍~20倍的主序星,a约等于3.5,大于太阳20倍质量则a约等于1。
关于如何测出恒星质量的问题,可以先看看太阳的质量是怎么测出来的。
地球环绕太阳做近似圆周运动,根据圆周运动规律以及牛顿万有引力定律,只要知道地球和太阳的距离以及地球的公转速度,就能算出太阳的质量。
天文学家如何测出恒星的质量呢?
在夜空中,通过肉眼直接能够看到的星星几乎全是恒星。
但由于那些恒星远离地球,我们在地球上无法感受到它们的热量,只能勉强看到它们。
事实上,恒星本身又大又热,而且距离我们非常遥远,那么,天文学家是如何测出恒星的质量呢?
太阳的质量
关于如何测出恒星质量的问题,我们可以先来看看太阳的质量是怎么测出来的。
太阳是离我们最近的恒星,测出它的质量还是比较容易的。
地球环绕太阳做近似圆周运动,根据圆周运动规律以及牛顿万有引力定律,可以得到如下的公式:
由此可见,只要知道地球和太阳的距离以及地球的公转速度,就能算出太阳的质量。
日地距离可以根据几何法测出来,而地球绕太阳的公转周期是已知的,所以公转速度也能算出来。
这样就能根据上式算出太阳的质量,约为2×10^30千克,相当于地球质量的33.3万倍。
其他恒星的质量
而对于太阳系外的恒星,由于距离十分遥远,它们并没有与太阳系产生明显的引力效应,我们只能通过其他方法来测量它们的质量。
恒星在其一生的大部分时间里都会进行氢合成氦的核聚变反应,处在这个阶段的恒星比较稳定,这类恒星在银河系中占绝大多数,它们被称为主序星。
对于处在主序阶段的恒星,它们的质量和光度(辐射功率)是正相关的,因为质量越大,引力坍缩效应越强,导致核心的温度和压力越高,所以核聚变反应越剧烈,单位时间内产生的能量也越多。
那么,恒星的质量和光度具体有什么关系呢?
在某种意义上,恒星可以视作不断辐射出光的黑体。
基于这样的假设,可以根据斯特藩-玻尔兹曼定律,并且结合观测数据,可以推导出恒星的质光关系:
根据上式,只要测出主序阶段恒星的光度,就能算出它们的质量。
那么,恒星的光度又是如何测出来的呢?
恒星的光度代表了它们的实际亮度,这个参数可以通过恒星的视亮度和距离来测量。
恒星看起来有多亮取决于两个因素,一个是恒星本身的亮度,还有一个是恒星与地球的距离。
看起来较亮的恒星实际不一定更亮,还要结合距离来看。
恒星的视亮度很容易测量出来,但测量时需要排除大气层带来的干扰。
而恒星的距离可以通过多种方式测量出来,主要包括三角视差法、主序星拟合法以及造父变星法。
以夏季大三角中的织女星为例,这颗恒星的距离被测出来为25光年,视星等为0.03等,所以它的绝对星等为0.60等,由此可得织女星的实际亮度为太阳的49倍。
再根据质光关系,可以算出织女星的质量约为太阳的2.7倍。
此外,对于双星系统,恒星的质量更容易测量出来。
在双星系统中,两颗恒星会在引力的作用下绕着它们的共同质心旋转,遵循开普勒行星运动三大定律。
只要测出双星的轨道周期和半径,就能算出两颗恒星的质量。
双星系统在宇宙中非常普遍,估计多达85%的恒星属于双星系统,例如,位于250光年外的角宿一,它是由两颗质量较大的恒星组成,主星角宿一A的质量为太阳的11倍,伴星角宿一B的质量为太阳的7倍。
角宿一A和B之间的距离只有1900万公里,互相绕行一圈的时间只需4天。
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