Πώς ζυγίζει ένας επιστήμονας ένα αστέρι όπως ο ήλιος;

Οι επιστήμονες δεν μπορούν να ζυγίσουν άμεσα ένα αστέρι όπως ο ήλιος με τον τρόπο που ζυγίζουμε αντικείμενα στη γη. Αντ 'αυτού, χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό παρατηρήσεων και φυσικής για να υπολογίσουν τη μάζα της. Ακολουθεί μια κατανομή του τρόπου με τον οποίο το κάνουν:

1. Ο τρίτος νόμος της πλανητικής κίνησης του Kepler:

* Η αρχή: Ο τρίτος νόμος του Kepler δηλώνει ότι η πλατεία της τροχιακής περιόδου ενός πλανήτη είναι ανάλογη προς τον κύβο της μέσης απόστασης του από τον ήλιο.

* Η εφαρμογή: Παρατηρώντας την τροχιακή περίοδο και την απόσταση ενός πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο (όπως η Γη), μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα του ήλιου.

* Παράδειγμα: Γνωρίζουμε ότι η Γη διαρκεί περίπου 365 ημέρες για να περιστρέψει τον ήλιο σε μέση απόσταση 149,6 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Η σύνδεση αυτών των τιμών στον τρίτο νόμο του Kepler μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τη μάζα του ήλιου.

2. Μέτρηση αστρικών ιδιοτήτων:

* Η αρχή: Τα αστέρια εκπέμπουν φως και έχουν ένα συγκεκριμένο φάσμα χρωμάτων. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να αποκαλύψουν λεπτομέρειες σχετικά με τη θερμοκρασία, τη φωτεινότητα και την ακτίνα τους.

* Η εφαρμογή: Αναλύοντας το φάσμα και τη φωτεινότητα ενός αστεριού, μπορούμε να εκτιμήσουμε την επιφανειακή του βαρύτητα. Η βαρύτητα της επιφάνειας σχετίζεται άμεσα με τη μάζα και την ακτίνα ενός αστεριού.

* Παράδειγμα: Αν γνωρίζουμε τη φωτεινότητα και τη θερμοκρασία ενός αστεριού, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα αστρικό μοντέλο για να εκτιμήσουμε την ακτίνα του. Γνωρίζοντας την ακτίνα και την επιφανειακή του βαρύτητα, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα του.

3. Συστήματα δυαδικών αστέρων:

* Η αρχή: Πολλά αστέρια υπάρχουν σε δυαδικά συστήματα, όπου δύο αστέρια περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας. Παρατηρώντας την τροχιακή κίνηση τους, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα κάθε αστέρι.

* Η εφαρμογή: Χρησιμοποιώντας τους νόμους και τις παρατηρήσεις του Kepler για την τροχιακή περίοδο και τον διαχωρισμό των αστεριών, μπορούμε να υπολογίσουμε τη συνδυασμένη μάζα του συστήματος.

* Παράδειγμα: Μελετώντας την τροχιακή κίνηση δύο αστεριών σε ένα δυαδικό σύστημα, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη συνδυασμένη μάζα του συστήματος και στη συνέχεια αναλύοντας τα μεμονωμένα αστέρια, μπορούμε να εκτιμήσουμε τη μάζα κάθε αστέρι.

4. Μέτρηση βαρυτικής φακής:

* Η αρχή: Τα μαζικά αντικείμενα, όπως τα αστέρια, λυγίζουν το μονοπάτι του φωτός λόγω της βαρυτικής τους έλξης, ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτική φακό.

* Η εφαρμογή: Παρατηρώντας την παραμόρφωση του φωτός από ένα μακρινό αστέρι καθώς περνάει πίσω από ένα αστέρι του προσκηνίου μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τη μάζα του αστέρι του προσκηνίου.

Σημαντική σημείωση: Αυτές οι μέθοδοι παρέχουν εκτιμήσεις της μάζας ενός αστεριού και η ακρίβειά τους μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τα διαθέσιμα δεδομένα και την πολυπλοκότητα των υπολογισμών.