巧算恒星的质量

恒星质量的测定是天文学中的一个大难题。恒星太大了，人类根本不可能有那么大的天秤和砝码来衡量它。所以，对于单个的恒星毫无办法直接测定它的质量。

怎么办呢？人类就永远无法知道恒星的质量吗？千百年来，经过天文学家们孜孜不倦地探索研究，终于找到了衡量恒星质量的途径。那就是先直接测定双星的质量。双星中主伴二星均绕其质量中心作椭圆运动，通过测量它们的运动周期和轨道半径，应用以意大利天文学家开普勒命名的开普勒第三定律，就可以算出双星主伴二星的质量了。天文学家在测量了许多恒星质量后又发现了一条规律：恒星质量越大，光度也越强（这称作质光关系）。根据这种关系，天文学家就可以近似定出单个恒星（变星除外）的质量了。迄今为止，人们以这种巧妙的办法，已测定出大多数恒星的质量约在 100—102 个太阳质量之间。

天文学家们在测定恒星质量时，还发现了一个有趣而又惊人的现象：质量接近而大小悬殊的恒星，其密度比差大得令人难以置信。就以与太阳质量相近的恒星来说吧，太阳的平均密度是水的 1.41 倍，而质量与太阳相近、体积小于太阳的白矮星（如天狼星的伴星），其密度比水大几万倍以上。而直径才 20 公里的微型恒星——蟹状星云中的中子星，其密度高达 1014—1051” 克/厘米 3，也就是说这颗中子星上一块烟头大小的物质要用 1 万艘万吨巨轮才拖得动。相反，那些质量与太阳相近，而体积远远大于太阳的超巨星，平均密度才是水的 1/1000000。如天蝎座α星（心宿二），其体积是太阳的 2.2 亿倍，它的密度每立方厘米才 1/6200000 克。有的超巨星的密度竟是水的1/10000000，甚至 1/100000000。而地球上的空气密度为水的 1/1000。这些超巨星的密度比地球上的空气的密度还要小得多。