Почти все во вселенной имеет массу, от атомов и субатомных частиц (таких как те, которые изучал Большой адронный коллайдер) до гигантских скоплений галактик. Ученым известно, что не имеет массы - это фотоны и глюоны. Массу важно знать, но объекты на небе слишком далеки. Мы не можем их трогать, и мы, конечно, не можем взвесить их обычными способами. Итак, как астрономы определяют массу вещей в космосе? Это сложно.
Звезды и Масса
Предположим, что типичная звезда довольно массивная, как правило, намного больше, чем типичная планета. Зачем заботиться о его массе? Эту информацию важно знать, потому что она раскрывает подсказки об эволюционном прошлом, настоящем и будущем звезды. Астрономы могут использовать несколько косвенных методов для определения массы звезды. Один метод, называемый гравитационным линзированием, измеряет путь света, который изгибается гравитационным притяжением близлежащего объекта. Хотя степень изгиба невелика, тщательные измерения могут выявить массу гравитационного притяжения объекта, выполняющего подтягивание.
Типичные измерения массы звезды
До метода гравитационного линзирования им приходилось полагаться на измерения звезд, вращающихся вокруг общего центра масс, так называемых двойных звезд. Астрономы могут легко измерить массу двойных звезд (две звезды, вращающиеся вокруг общего центра тяжести). Фактически, множественные звездные системы представляют собой учебный пример того, как вычислить их массы. Это немного технически сложно, но стоит изучить, чтобы понять, что должны делать астрономы.Во-первых, они измеряют орбиты всех звезд в системе. Они также отслеживают орбитальные скорости звезд и затем определяют, сколько времени требуется данной звезде, чтобы пройти одну орбиту. Это называется «орбитальный период». Как только вся эта информация известна, астрономы затем делают некоторые вычисления, чтобы определить массы звезд. Они могут использовать уравнение Vorbit = SQRT (GM / R), где SQRT - «квадратный корень» a, G - гравитация, M - масса, а R - радиус объекта. Это вопрос алгебры, чтобы выявить массу, переставив уравнение для решения для М.
Поэтому, даже не прикасаясь к звезде, астрономы используют математику и известные физические законы, чтобы выяснить ее массу. Тем не менее, они не могут это делать для каждой звезды. Другие измерения помогают им выяснить массы звезд не в двойных или многозвездных системах. Например, они могут использовать светимости и температуры. Звезды разной светимости и температуры имеют совершенно разные массы. Действительно массивные звезды являются одними из самых горячих во вселенной. Звезды меньшей массы, такие как Солнце, круче своих гигантских братьев и сестер. График звездных температур, цветов и яркостей называется диаграммой Герцшпрунга-Рассела, и по определению он также показывает массу звезды в зависимости от того, где она лежит на карте. Если он лежит вдоль длинной извилистой кривой, называемой Главной последовательностью, то астрономы знают, что ее масса не будет гигантской и не будет маленькой. Звезды с самой большой и самой маленькой массой выходят за пределы Главной последовательности.
Звездная Эволюция
Астрономы хорошо разбираются в том, как звезды рождаются, живут и умирают. Эта последовательность жизни и смерти называется «звездной эволюцией». Самый большой предсказатель того, как звезда будет развиваться, - это масса, с которой она родилась, ее «начальная масса». Звезды с низкой массой, как правило, холоднее и тусклее, чем их более массивные аналоги. Таким образом, просто взглянув на цвет звезды, ее температуру и то, где она «живет» на диаграмме Герцшпрунга-Рассела, астрономы могут получить хорошее представление о массе звезды. Сравнения похожих звезд известной массы (например, упомянутых выше двойных) дают астрономам хорошее представление о том, насколько массивной является данная звезда, даже если она не является двойной. Конечно, звезды не держат одинаковую массу всю свою жизнь. Они теряют это с возрастом. Они постепенно потребляют свое ядерное топливо и, в конце концов, испытывают огромные потери массы в конце своей жизни. Если они такие звезды, как Солнце, они мягко сдувают свое топливо то образуют планетарные туманности (обычно). Если они намного массивнее Солнца, они умирают в событиях сверхновых, где ядра коллапсируют, а затем расширяются наружу в результате катастрофического взрыва. Это взрывает большую часть их материала в космос.Наблюдая за типами звезд, которые умирают как Солнце или умирают в сверхновых, астрономы могут определить, что будут делать другие звезды. Они знают свои массы, они знают, как другие звезды с подобными массами развиваются и умирают, и поэтому они могут делать довольно хорошие прогнозы, основываясь на наблюдениях за цветом, температурой и другими аспектами, которые помогают им понять их массы. Наблюдать за звездами гораздо лучше, чем собирать данные. Получаемая астрономами информация складывается в очень точные модели, которые помогают им точно предсказать, что именно будут делать звезды в Млечном Пути и во всей вселенной по мере того, как они рождаются, стареют и умирают, и все это зависит от их массы.
Ставим Лайки ! Подписываемся на канал!