Ako určiť hmotnosť hviezdy

takmer všetko vo vesmíre má masuz atómov a pod atómových častíc (napr Veľký Hadron Collider) až obrovské zhluky galaxií. Jediné, čo vedci doteraz vedeli o tom, že nemajú masu, sú fotóny a gluóny.

Je dôležité poznať omšu, ale objekty na oblohe sú príliš vzdialené. Nemôžeme sa ich dotknúť a určite ich nemôžeme vážiť konvenčnými prostriedkami. Ako teda určujú astronómovia množstvo vecí vo vesmíre? Je to komplikované.

Predpokladajme, že a typická hviezda je dosť masívny, zvyčajne oveľa viac ako typická planéta. Prečo sa staráte o svoju masu? Tieto informácie je dôležité vedieť, pretože odhaľuje stopy o evolučnej minulosti, súčasnosti a budúcnosti hviezdy.

Astronómovia môžu na určenie hviezdnej hmotnosti použiť niekoľko nepriamych metód. Jedna metóda, nazývaná

Až do 21. storočia astronómovia museli aplikovať gravitačné šošovky na meranie hviezdnych hmôt. Predtým sa museli spoliehať na merania hviezd obiehajúcich okolo spoločného centra hmoty, takzvaných binárnych hviezd. Hmotnosť binárne hviezdy (dve hviezdy obiehajúce okolo spoločného ťažiska) je astronómom celkom ľahké zmerať. V skutočnosti sú hviezdne systémy príkladom toho, ako zistiť ich masy. Je to trochu technické, ale stojí za to porozumieť tomu, čo musia astronómovia robiť.

Najprv zmerajú obežné dráhy všetkých hviezd v systéme. Taktiež sledujú orbitálnu rýchlosť hviezd a potom určujú, ako dlho trvá, kým daná hviezda prejde jednou obežnou dráhou. Nazýva sa to „orbitálne obdobie“.

Akonáhle sú všetky tieto informácie známe, astronómovia potom urobia nejaké výpočty na určenie hmotnosti hviezd. Môžu použiť rovnicu V_orbit = SQRT (GM / R) kde SQRT je "druhá odmocnina" a, G je gravitácia, M je hmotnosť a R je polomer objektu. Je to záležitosť algebry, ktorá škádlí masu zmenou usporiadania rovnice, ktorú treba vyriešiť M.

A tak sa astronómovia bez toho, aby sa kedy dotkli hviezdy, používajú na zistenie svojej hmotnosti matematiku a známe fyzikálne zákony. To však nemôžu urobiť pre každú hviezdu. Ďalšie merania im pomôžu zistiť hmotnosť hviezdnie v binárnych alebo viacnásobných systémoch. Môžu napríklad používať jas a teploty. Hviezdy rôznych svietivostí a teplôt majú výrazne odlišné hmotnosti. Táto informácia, keď je vynesená do grafu, ukazuje, že hviezdy môžu byť usporiadané podľa teploty a svietivosti.

Naozaj obrovské hviezdy patria medzi najhorúcejších vo vesmíre. Hviezdy s menšou hmotnosťou, ako napríklad Slnko, sú chladnejšie ako ich obrovskí súrodenci. Graf teplôt hviezd, farieb a jasov sa nazýva Hertzsprung-Russellov diagrama podľa definície tiež ukazuje hmotnosť hviezdy v závislosti od toho, kde leží na mape. Ak leží pozdĺž dlhej, kľukatej krivky nazývanej Hlavná sekvencia, potom astronómovia vedia, že jeho hmotnosť nebude obrovská ani malá. Najväčšie hviezdy s hmotnosťou a najmenšou hmotnosťou sú mimo hlavnej sekvencie.

Astronómovia majú dobrú predstavu o tom, ako sa hviezdy rodia, žijú a umierajú. Táto sekvencia života a smrti sa nazýva „hviezdna evolúcia“. Najväčší prediktor vývoja hviezdy je hmota, z ktorej sa rodí, jej „počiatočná hmota“. Hviezdy s nízkou hmotnosťou sú zvyčajne chladnejšie a slabšie ako ich hviezdy s vyššou hmotnosťou náprotivky. Astronómovia tak môžu jednoducho získať pohľad na farbu, teplotu a miesto, kde „žije“ v Hertzsprung-Russellovom diagrame, a získať tak dobrú predstavu o hmotnosti hviezdy. Porovnanie podobných hviezd známej hmoty (ako sú vyššie uvedené binárne súbory) dáva astronómom dobrú predstavu o tom, ako masívna je daná hviezda, aj keď nejde o binárny jav.

Hviezdy samozrejme nezachovávajú rovnakú hmotu po celý život. Vek strácajú. Postupne spotrebúvajú svoje jadrové palivo a nakoniec zažijú obrovské epizódy hromadných strát koniec ich života. Ak sú hviezdami podobnými Slnku, jemne to vyhodia a vytvoria planétové hmloviny (zvyčajne). Ak sú omnoho masívnejšie ako Slnko, umierajú pri supernovových udalostiach, kde sa zrúti jadro a potom sa pri katastrofickej explózii roztiahnu smerom von. To odstreľuje veľkú časť ich materiálu do vesmíru.

Pozorovaním typov hviezd, ktoré umierajú ako Slnko alebo umierajú nad supernovy, môžu astronómovia odvodiť, čo iné hviezdy urobia. Poznajú svoje masy, vedia, ako sa vyvíjajú a odumierajú iné hviezdy s podobnou hmotou, a tak môžu niektoré pekne urobiť dobré predpovede založené na pozorovaní farby, teploty a ďalších hľadísk, ktoré im pomôžu porozumieť ich masy.

Pozorovanie hviezd je omnoho viac ako zhromažďovanie údajov. Informácie, ktoré dostanú astronómovia, sú zložené do veľmi presných modelov, ktoré im pomáhajú predpovedať presne to, čo presne hviezdy v Mliečnej dráhe a v celom vesmíre budú robiť, ako sa narodia, starnú a zomrú, všetko na základe ich masy. Nakoniec táto informácia tiež pomôže ľuďom pochopiť viac o hviezdach, najmä o našom Slnku.

• Hmotnosť hviezdy je dôležitým prediktorom mnohých ďalších charakteristík, vrátane toho, ako dlho bude žiť.
• Astronómovia používajú na určenie hmotnosti hviezd nepriame metódy, pretože sa ich nemôžu priamo dotýkať.
• Zvyčajne povedané, hmotnejšie hviezdy žijú kratšie ako kratšie životy. Je to preto, že svoje jadrové palivo spotrebúvajú oveľa rýchlejšie.
• Hviezdy, ako je naše Slnko, sú stredne veľkou hmotou a končia oveľa inak ako hmotné hviezdy, ktoré sa po niekoľkých desiatkach miliónov rokov vyhodia do vzduchu.