Αστροφυσική, Διάστημα

Πώς μπορούμε να ζυγίσουμε ένα άστρο;

Written by Δ.Μ.

Η ζωή ενός άστρου καθορίζεται από τη μάζα του. Τα μεγάλα αστέρια έχουν σύντομη ζωή καταλήγοντας σε εκρήξεις σουπερνόβα, ενώ τα μικρότερα αστέρια ζουν περισσότερο, ενώ τελειώνουν τη ζωή τους ως λευκοί νάνοι . Γνωρίζοντας λοιπόν τη μάζα ενός άστρου αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε όχι μόνο τη ζωή ενός άστρου, αλλά και την εξέλιξη των γαλαξιών. Όμως ο προσδιορισμός της μάζας ενός άστρου μπορεί να είναι μια δύσκολη υπόθεση.

Share

Η ζωή ενός άστρου καθορίζεται από τη μάζα του. Τα μεγάλα αστέρια έχουν σύντομη ζωή καταλήγοντας σε εκρήξεις σουπερνόβα, ενώ τα μικρότερα αστέρια ζουν περισσότερο, ενώ τελειώνουν τη ζωή τους ως λευκοί νάνοι . Γνωρίζοντας λοιπόν τη μάζα ενός άστρου αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε όχι μόνο τη ζωή ενός άστρου, αλλά και την εξέλιξη των γαλαξιών. Όμως ο προσδιορισμός της μάζας ενός άστρου μπορεί να είναι μια δύσκολη υπόθεση.

weigh-stars1

Ο καλύτερος τρόπος για να ζυγίσετε ένα αστέρι είναι να μετρήσετε πόσο έντονα έλκει ένα άλλο άστρο. Αν δύο αστέρια ανήκουν σε ένα δυαδικό ζεύγος, η ταχύτητα με την οποία κινούνται σε τροχιά το ένα ως προς το άλλο εξαρτάται από την βαρυτική έλξη μεταξύ τους. Μετρώντας τις τροχιές τους με την πάροδο του χρόνου , μπορούμε να καθορίσουμε τη μάζα κάθε άστρου. Όμως πολλά αστέρια είναι μοναχικά. Το κοντινότερο άστρο σε αυτά, μπορεί να είναι πολλά έτη φωτός μακριά, και η βαρυτική έλξη τους σε αυτά τα μοναχικά αστέρια είναι πολύ μικρή για να μετρηθεί. Γι ‘αυτό χρειάζεται ένας άλλος τρόπος για να καθορίσουμε τη μάζα τους.

Μια εναλλακτική λύση είναι να εξετάσουμε τη θερμοκρασία ενός άστρου. Όσο περισσότερη μάζα καίνε τα αστέρια τόσο θερμότερα είναι από τα μικρότερα, έτσι ώστε όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία ενός άστρου, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του. Αλλά αυτή η μέθοδος έχει μερικά μειονεκτήματα. Πρώτον γιατί η σχέση μεταξύ της αστρικής θερμοκρασίας και της μάζας ισχύει μόνο για τα άστρα της κύριας ακολουθίας . Δεύτερον, τα αστέρια γίνονται λίγο θερμότερα, καθώς γερνούν. Ένα παλιό αστέρι με μάζα του Ήλιου έχει υψηλότερη θερμοκρασία από ό, τι ένα νεαρό άστρο με μάζα σαν του ήλιου..

Ένας νέος τρόπος για να μετρήσουμε τη μάζα ενός άστρου είναι να μετρήσουμε την επιφανειακή βαρύτητα του. Μια μπάλα πέφτοντας κοντά στην επιφάνεια της Γης θα πέσει με ένα ρυθμό περίπου 9,8 m / s 2 . Αυτή είναι επιφανειακή βαρύτητα της Γης. Μακριά από την επιφάνεια της Γης η βαρύτητα  είναι ασθενέστερη. Η Σελήνη, για παράδειγμα, «πέφτει» γύρω από τη Γη μόνο, περίπου, με 2,7 mm / s 2 . Η βαρύτητα της επιφάνειας ενός πλανήτη ή ενός άστρου εξαρτάται από τη μάζα του και τη διάμετρο του. Βρίσκοντας την απόσταση έως ένα άστρο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το φαινόμενο μέγεθος για να καθορίσει τη διάμετρό του.

Βέβαια ο προσδιορισμός της βαρύτητας της επιφάνειας είναι λίγο πιο δύσκολο.

Αν αναπηδήσει μια μπάλα από το έδαφος, χρειάζεται ένα ορισμένο χρονικό διάστημα για να φτάσει στο μέγιστο ύψος της και να πέσει πίσω στο έδαφος. Αυτός ο χρόνος εξαρτάται εν μέρει από την επιφανειακή βαρύτητα. Αν ήταν να ρίξουμε μια μπάλα με τον ίδιο τρόπο στον Άρη, ο χρόνος αυτός θα ήταν περισσότερος, γιατί ο Άρης έχει μικρότερη επιφανειακή βαρύτητα. Δεν μπορούμε βεβαίως να ρίξουμε μπάλες σε ένα αστέρι, αλλά υπάρχουν διακυμάνσεις στην επιφάνεια που ανυψώνονται και πέφτουν. Η επιφάνεια ενός άστρου συχνά αναταράζεται όπως το βραστό νερό, δημιουργώντας ανυψώσεις και πτώσεις, τα γνωστά ως κοκκία . Ο ρυθμός με τον οποίο ανεβαίνουν και κατεβαίνουν αυτοί οι κόκκοι προσδιορίζεται από την επιφανειακή  βαρύτητα του άστρου. Έτσι, μετρώντας την ταχύτητα με την οποία ένα αστέρι τρεμοπαίζει μικροσκοπικά βεβαίως, μπορούμε να καθορίσουμε τη μάζα ενός άστρου.

Μια πρόσφατη μελέτη εξέτασε τα παρατηρησιακά όρια των δεδομένων από τη GAIA (επί του παρόντος κάνει συλλογή δεδομένων) και του TESS (προγραμματίζεται να ξεκινήσει το Μάρτιο). Βρήκαν λοιπόν ότι η GAIA θα μπορούσε να καθορίσει τη μάζα ενός άστρου με ακρίβεια + ή – 25%, ενώ το TESS θα πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίσει την αστρική μάζα με ακρίβεια 10%. Δεδομένου ότι αυτοί οι δορυφόροι θα παρατηρήσουν εκατομμύρια αστέρια, αυτές οι μετρήσεις θα μπορούσαν να γίνουν ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη των άστρων.

 Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share