Как измервате масата на звездата?

Голяма бяла звезда отляво, малка синя звезда отдясно на фона на осеян със звезди.

Концепцията на художника за двоичната звездна система на Сириус А и неговия малък син спътник, Сириус В, горещо бяло джудже. Двете звезди се въртят една около друга на всеки 50 години. Изображение чрезТОВА/ Г. Бейкън.


Имамного бинарни звезди- две звезди, въртящи се около общ център на масата - населяващи звездното небе. Всъщност по -голямата част от всички звезди, които виждаме (около 85%) са част от система с множество звезди от две или повече звезди! Това е щастието за астрономите, защото две звезди заедно осигуряват лесен начин за измерване на съответните им маси.

За да откриете масите на звездите в двойни системи, трябва да знаете само две неща:полу-голяма осили подлоразстояниемежду двете звезди (често изразено вастрономически единици, което е средното разстояние между Земята и слънцето) ивременеобходимо е двете звезди да се въртят една около друга (известен още катоорбитален период, често изразени в земни години). Само с тези две наблюдения астрономите могат да изчислят масите на звездите, което обикновено правят в единици слънчеви маси (т.е. мярка за това колко от нашите слънца звездата 'тежи'. Една слънчева маса е 1,989 x 1030килограма или около 333 000 пъти масата на нашата планета Земя.).


Ще използвамеСириус, най -ярката звезда на нощното небе, като пример. За невъоръжено око изглежда като единична звезда, но и тя е двойна звезда (и можетевижте сами, ако имате малък телескоп). Двете звезди обикалят една около друга с период от около 50 земни години, на средно разстояние от около 20 астрономически единици (ДА СЕ). По -ярката от двете се нарича Сириус А, докато по -слабият й спътник е известен като Сириус В (Кученцето).

Черен фон с едно централно бяло петно ​​с шипове и малка бяла точка от лявата му страна.

Преглед във ForVM Community Photos.|Майкъл Теох |в обсерваторията Heng Ee в Пенанг, Малайзия, засне тази снимка на Сириус А и Сириус В (бяло джудже) на 26 януари 2021 г. Той използва 30 експозиции от 1 секунда и ги подрежда заедно, за да се появи слаб Сириус В. Благодаря ти, Майкъл!

И така, как астрономите биха намерили масите на Сириус А и В? Те просто биха включили средното разстояние между двете звезди и техния орбитален период в лесната за използване формула по-долу, извлечена за първи път от Йоханес Кеплер през 1618 г. и известна катоТретият закон на Кеплер:

Обща маса = разстояние3/месечен цикъл2




Тук разстоянието е средното разстояние между звездите (или, по -точно,полу-голяма ос) в астрономически единици, така че 20, а орбиталният период е 50 години.

Получената обща маса е около три слънчеви маси. Обърнете внимание, че това не е масата на една звезда, а на двете звезди, събрани заедно. Знаем, че цялата двоична система се равнява на три слънчеви маси.

Две припокриващи се елиптични орбити в червено с бели кръгове, движещи се около орбитите.

Пример за двойна звездна система, чийто компонент звезди обикалят около общ център на масата (червения кръст). В това изображение двете звезди имат сходни маси. В случая на двойната звездна система Sirius, Sirius A има около два пъти масата на Sirius B. Изображение чрезУикимедия Commons.

За да разберат масата на всяка отделна звезда, астрономите трябва да знаят средното разстояние на всяка звезда отбарицентър: техният общ център на масата. За да научат това, те отново разчитат на своите наблюдения.


Оказва се, че Сириус В, по -малко масивната звезда, е около два пъти по -далеч от барицентъра, отколкото Сириус А. Това означава, че Сириус В има около половината от масата на Сириус А.

По този начин, ако знаете, че цялата система е около три слънчеви маси, можете да заключите, че масата на Сириус А е около две слънчеви маси, докато Сириус В почти се равнява на масата на нашето Слънце.

Но какво да кажем за звездите, които са сами в своите звездни системи, като слънцето? Двоичните звездни системи отново са ключът: След като сме изчислили масите за много звезди в двоични системи, а също така знаем каксветещте са, забелязваме, че има връзка между тяхсветимости тяхната маса. С други думи, за единични звезди трябва само да измерим нейната светимост и след това да използвамесъотношение маса-яркостза да разбера тяхната маса. Благодаря, двоични файлове!

Прочетете повече: Какво е звездна яркост?


Прочетете повече: Какво е звездна величина?

В крайна сметка: За астрономите двоичните звездни системи са доста полезен инструмент за определяне на масата на звездите.