Közel az univerzumban mindennek van tömegeatomokból és szubatomos részecskékből (mint például a a nagy hadron ütköző) nak nek óriási galaxiscsoportok. A tudósok eddig csak annyit tudtak, amelyeknek nincs tömege fotonok és gluonok.
A misét fontos tudni, de az égbolton lévő tárgyak túl távol vannak. Nem tudjuk megérinteni őket, és természetesen nem tudjuk mérni őket hagyományos eszközökkel. Szóval, hogyan határozzák meg a csillagászok a dolgok tömegét a kozmoszban? Ez komplikált.
Csillagok és mise
Tegyük fel, hogy a tipikus csillag elég hatalmas, általában sokkal inkább, mint egy tipikus bolygó. Miért érdekli a tömege? Ezt az információt fontos tudni, mert nyomokat derít fel egy csillag evolúciós múltjának, jelenének és jövőjének.
A csillagászok több közvetett módszert is alkalmazhatnak a csillagtömeg meghatározására. Egy módszer, az úgynevezett gravitációs lencse, méri a fény útját, amelyet egy közeli tárgy gravitációs vonzása hajlít meg. Noha a hajlítás kevés, a gondos mérések feltárhatják a vontatást végző tárgy gravitációs húzásának tömegét.
Tipikus csillagtömeg-mérések
A csillagászoknak a 21. századig tartott, hogy a gravitációs lencséket a csillagtömeg mérésére alkalmazzák. Ezt megelőzően a közös tömegközéppont körül keringő csillagok, az úgynevezett bináris csillagok mérésére kellett támaszkodniuk. Tömege bináris csillagok (egy közös csillag körül keringő két csillagot) a csillagászok meglehetősen könnyű mérni. Valójában a többcsillagos rendszerek tankönyvekkel szolgálnak arra, hogyan lehet kitalálni tömegüket. Kicsit technikai jellegű, de érdemes tanulmányozni, hogy megértsük, mit kell csinálniuk a csillagászoknak.
Először megmérik a rendszerben lévő csillagok pályáját. Megfigyelik a csillagok keringési sebességét is, majd meghatározzák, mennyi ideig tart egy adott csillag az egyik pályán. Ezt hívják "orbitális periódusának".
A tömeg kiszámítása
Miután az összes információ megismerésre került, a csillagászok ezt követően elvégzik néhány számítást a csillagok tömegének meghatározására. Használhatják a V egyenletetpálya = SQRT (GM / R) ahol SQRT "négyzetgyök" a, G a gravitáció, M tömeg, és R a tárgy sugara. Algebra kérdése a tömeg kibontakozása az átalakítandó egyenlet megoldásával M.
Tehát anélkül, hogy valamelyik csillagot megérintették, a csillagászok matematikát és ismert fizikai törvényeket használnak a tömeg kiszámításához. Ezt azonban nem tudják megtenni minden csillagnál. Más mérések segítenek nekik kitalálni a csillagok tömegétnem bináris vagy többcsillagos rendszerekben. Például felhasználhatják a fényerősséget és a hőmérsékletet. A különböző fényességű és hőmérsékleti csillagok tömege rendkívül eltérő. Ez az információ grafikonon ábrázolva azt mutatja, hogy a csillagokat hőmérséklet és fényerősség szerint lehet elrendezni.
A valóban hatalmas csillagok a legforróbb csillagok az univerzumban. A kisebb tömegű csillagok, mint például a Nap, hűvösebbek, mint hatalmas testvéreik. A csillaghőmérsékletek, a színek és a fényerő görbéjét grafikonnak nevezzük Hertzsprung-Russell diagram, és definíció szerint ez egy csillag tömegét is mutatja, attól függően, hogy hol helyezkedik el a térképen. Ha egy hosszú, kanyargós görbe mentén fekszik, a Fő szekvencia, akkor a csillagászok tudják, hogy tömege nem lesz hatalmas, és nem is kicsi. A legnagyobb tömegű és legkisebb csillagok a fő szekvencián kívül esnek.
Csillagok evolúciója
A csillagászok jól tudják kezelni, hogyan születnek, élnek és halnak meg a csillagok. Az élet és a halál ezt a sorozatát "csillagok evolúciójának" hívják. A csillag fejlődésének legnagyobb előrejelzője a tömeg, amellyel született, a "kezdeti tömeg". Az alacsony tömegű csillagok általában hűvösebbek és halványabbak, mint a nagyobb tömegük társaik. Tehát egyszerűen azáltal, hogy megnézzük a csillag színét, hőmérsékletét és azt, hogy hol él "a Hertzsprung-Russell diagramban", a csillagászok jó képet kaphatnak a csillag tömegéről. Az ismert tömegű hasonló csillagok összehasonlítása (mint például a fent említett bináris fájlok) jó csillagot ad a csillagászoknak arról, hogy egy adott csillag mennyire masszív, még akkor is, ha nem bináris.
A csillagok természetesen nem tartják ugyanazt a tömeget egész életük alatt. Az öregedéssel elveszítik. Fokozatosan elfogyasztják nukleáris tüzelőanyagaikat, és végül hatalmas tömeges veszteségeket tapasztalnak a életük vége. Ha csillagok, mint a Nap, akkor óvatosan fújják le, és bolygós ködökké alakulnak (általában). Ha sokkal tömegebbek, mint a Nap, akkor szupernóva események során halnak meg, ahol a magok összeomlanak, majd katasztrofális robbanás során kifelé terjeszkednek. Ez az anyag nagy részét az űrre robbantja.
Ha a csillagok megfigyelik azokat a csillagfajtákat, amelyek elhalnak, mint például a Nap vagy a supernovákban, a csillagászok le tudják következtetni, hogy mit csinálnak más csillagok. Ismerik tömegüket, tudják, hogyan fejlődnek és halnak meg hasonló tömegű csillagok, és így képesek csinosra csinálni jó előrejelzések, amelyek a szín, a hőmérséklet és más szempontok megfigyelésein alapulnak, amelyek segítenek nekik megértésében tömegek.
Sokkal több a csillagok megfigyelése, mint az adatok gyűjtése. Az csillagászok által kapott információkat nagyon pontos modellekbe hajtják, amelyek segítenek nekik pontosan megjósolni A csillagok a Tejútban és az egész világegyetemben meg fognak cselekedni, ahogy születnek, öregsznek és meghalnak, mindegyikük alapján tömegek. Végül ez az információ segít az embereknek jobban megérteni a csillagokat, különösen a Napunkat.
Gyors tények
- A csillag tömege számos más tulajdonság szempontjából fontos előrejelző, beleértve annak hosszát is.
- A csillagászok közvetett módszereket használnak a csillagok tömegének meghatározására, mivel nem tudják közvetlenül megérinteni őket.
- Általában véve a tömegebb csillagok rövidebb életeket élnek, mint a kevésbé hatalmas csillagok. Ennek oka az, hogy sokkal gyorsabban fogyasztják nukleáris üzemanyagukat.
- A csillagokhoz hasonló csillagok közepes tömegűek, és sokkal más módon érnek véget, mint a hatalmas csillagok, amelyek néhány tízmillió év után felrobbantanak.