太陽は、科学者によって質量が計算された最初の星でした。 太陽の質量を決定する方法はかなり簡単で、地球の軌道サイズと軌道周期を知る必要があります。 天文学者は、地球と太陽の間の距離と、地球が太陽の周りを移動する速度を知ることで、太陽が地球に及ぼす引力の強さを判断できます。 太陽の重力の強さを知ることで、天文学者は太陽の質量を決定できます。 太陽は地球の約 333,000 倍の質量があります。 しかし、あまりにも遠くにあり、私たちの世界と相互作用していない星の場合、天文学者はその質量をどのように決定するのでしょうか?
バイナリ システム
太陽は一般的に典型的な星と呼ばれていますが、ほとんどの星の中で唯一の特徴があります。 つまり、太陽は単独であり、その近くに他の星はありません。 宇宙のほとんどの星は、連星系、複数の星系、または星団と呼ばれる 2 つ以上のグループで存在します。 太陽の質量が惑星への重力の影響によってどのように決定できるかのように、星が複数の星系に存在する場合、星の質量を決定できます。 たとえば、2 つの星が連星系に存在する場合、それらは互いに公転します。 天文学者は、軌道の大きさと軌道周期を知ることで、太陽の質量を計算するのとほぼ同じ方法で質量を計算できます。 この方法は、太陽系に近い連星系ではうまく機能しますが、系が遠くなるほど信頼性が低下します。
ファー バイナリ システム
大きな星団のハッブル画像。 画像クレジット: NASA/ESA連星系が非常に遠くにある場合、2 つの星からの光が組み合わさって 1 つに見えるため、地球から見ると 1 つの星のように見えます。 遠く離れた星の質量を決定するために、天文学者は分光法を使用します。 分光法は、分光器が星の光をその構成色に分割する、星の光の研究です。 星の光を分析することで、天文学者はそれらの星の赤方偏移を分析することで、星の移動速度を実際に判断できます。 星が私たちに近づいているとき、星が発する光は圧縮されて青方偏移し、星が私たちから遠ざかっている場合、星が発する光は引き伸ばされて赤方偏移します。 星の光を分析することで、天文学者はその星の光の赤方偏移を決定し、その星がどれだけ速く動いているかを知ることができます。 連星系では、両方の星の速度を分光法で決定できるため、星の質量も決定できます。
孤独な星はどうですか？
特異星の質量を決定することは非常に困難です。 画像クレジット: NASA/ESA単独の星で、別の星の軌道を回っていない星の質量を決定することは、ほぼ不可能です。 むしろ、それらの質量を推定するために、天文学者は連星系に存在するほぼ同一の星の質量を決定します。 同じクラスの星は一般的に非常に類似した質量を持っているため、天文学者は 1 つの質量を知ることで、同じクラスの他の星の質量を大まかに見積もることができます。
