「科学有道理」系外恒星那么远，科学家如何计算它们的质量？

大家好EriBhatty，时隔多日，我们终于推出了一个新的专栏【ScienceMakessense】。在之前的专栏中，我们介绍了科学家计算系外行星距离和寻找系外行星的各种科学方法。今天让我们继续研究科学家如何计算系外行星恒星的质量。

我们知道，在天体物理学中，天体的质量是一个非常重要的指标，决定了天体的很多数据。因此，科学家们一直很关心如何计算这些天体的质量。

针对不同的恒星，科学家们找到了不同的方法。

说起来，这些恒星参数的计算原理和寻找系外行星的原理是一样的，就是当距离导致无法直接测量时，寻找其他参考天体辅助测量。

最好的参考对象是双星系统，因为恒星之间的相互影响更加明显。

据推测，宇宙中有一半的恒星是双星系统。这对科学家来说绝对是个好消息。

就像我们计算太阳系行星到太阳的距离一样，只能通过开普勒第三定律计算出来（行星绕太阳公转周期的平方正比于轨道半径的立方，也适用于系统外的恒星）。.具体公式为：

这里，r是两者之间的距离，T是两侧绕质心的公转周期（可以用眼睛数），G是万有引力常数，即也就是说，只要知道两者之间的距离，就可以计算出质量之和。然后根据两颗星与质心的距离比或者多普勒效应或者这样的方法（总之方法很多），就可以计算出两者各自的质量。

所以，现在唯一未知的，就是两人之间的距离。

这并不难。如果两颗星距离比较远，可以用望远镜区分，这个数据也一应俱全；但数据也是可用的。

当然，宇宙中有一半的恒星都不是双星的，那么它们的质量怎么计算呢？

科学家们通过不断的研究发现，恒星的质量与其光度直接相关。这个定律被称为恒星的质光关系。利用光度和质量之间的关系，可以计算出它的质量。当然，这里要说明一下，这种方法适用于普通的主序星，那些红巨星或者变星不适合这种方法。这个已经不重要了，因为几乎90%的星星都可以用这种方法计算出来。

还有一个很简单的公式：

其中L⊙和M⊙是太阳的光度和质量，都是已知的。a的价值也在科学家的长期观察中总结出来。一般质量在太阳2倍到20倍之间的常数字母取3.5；如果质量大于太阳的20倍，则取1。因此，只要知道某颗恒星的光度，就可以知道它的质量。

那么，如何计算一颗恒星的光度呢？

其实很简单，把计算星星距离的方法倒过来就可以了。如果忘记了，我们再提一下：恒星的实际光度可以用绝对星等换算，肉眼显示的光度可以用视星等换算，两者都与距离有关星。因此，我们只要知道一颗恒星的距离，用肉眼观察它的视星等，就可以知道它的光度。

当然，除了这两种方法，还有其他方法也可以测量恒星的质量。它们之间并不完全相关，但得到的数据基本一致，说明这些方法是正确的。

其他一些方法涉及计算恒星的直径以获得恒星的质量。那么，如何测量恒星的直径呢？欢迎收看下一期【科学有道理】~