Các nhà khoa học đo khối lượng một ngôi sao bằng cách nào?
Hầu như mọi thứ trong vũ trụ đều có khối lượng, từ các nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử, cho đến các nhóm thiên hà khổng lồ.
Ngôi sao siêu khổng lồ VY Canis Majoris, một trong những ngôi sao 5 cánh to nhất và nặng nhất từng được đo đạc bởi các nhà thiên văn học .
Cho đến lúc này, những thứ duy nhất mà các nhà khoa học biết rằng không có khối lượng là các photon và gluon.
Việc biết được khối lượng là rất quan trọng, nhưng các vật thể trên trời ở cách tất cả chúng ta quá xa. Chúng ta không hề chạm vào chúng, và chắc như đinh không hề cân chúng trải qua những phương pháp truyền thống cuội nguồn. Vậy làm thế nào các nhà thiên văn xác lập được khối lượng của những thứ trong thiên hà ? Quả là phức tạp !
Khối lượng của các ngôi sao
Một ngôi sao 5 cánh thường thì có khối lượng khá lớn, hơn nhiều so với khối lượng của một hành tinh thông thường. Tại sao phải chăm sóc đến khối lượng của nó ? tin tức này rất quan trọng bởi nó bật mý cho tất cả chúng ta những manh mối về quy trình tiến hóa trong quá khứ, hiện tại, và tương lai của ngôi sao 5 cánh đó .
Chòm sao R136, nơi có 9 ngôi sao 5 cánh quái vật với khối lượng gấp 100 lần Mặt trờiCác nhà thiên văn học hoàn toàn có thể sử dụng nhiều giải pháp gián tiếp để xác lập khối lượng các thiên thể. Một phương pháp được gọi là ” thấu kính mê hoặc ” sẽ đo đoạn đường của ánh sáng bị bẻ cong bởi lực mê hoặc của một vật thể gần đó. Dù lượng ánh sáng bị bẻ cong là khá nhỏ, nhưng nếu đo đạc thật kỹ càng, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tìm ra được khối lượng của lực mê hoặc của vật thể đang ” kéo ” ánh sáng về phía nó .
Đo đạc khối lượng của một ngôi sao thông thường
Phải đến tận thế kỷ 21, các nhà thiên văn học mới biết cách vận dụng ” thấu kính mê hoặc ” để đo đạc khối lượng các thiên thể. Trước đó, họ phải dựa vào việc đo đạc các ngôi sao 5 cánh xoay quanh một vật thể chung nằm ở TT – các ngôi sao 5 cánh này được gọi là ” sao nhị phân “. Khối lượng của các ngôi sao 5 cánh nhị phân ( gồm 2 ngôi sao 5 cánh xoay quanh một vật thể chung, có lực mê hoặc, nằm ở TT ) hoàn toàn có thể đo được khá thuận tiện .
Sirius A và B, hai ngôi sao 5 cánh nhị phân cách Trái đất 8,6 năm ánh sáng
Đầu tiên, các nhà thiên văn học sẽ đo quỹ đạo của tất cả các ngôi sao trong hệ thống. Họ còn tính toán vận tốc quỹ đạo của các ngôi sao và sau đó xác định quãng thời gian cần thiết để một ngôi sao đi hết một vòng quỹ đạo. Đó được gọi là “chu kỳ quay” của ngôi sao đó.
Xem thêm: Chiều cao xe tải bao nhiêu là phù hợp? – Dịch Vụ Chuyển Nhà Trọn Gói Kiến Vàng Giá Rẻ Hà Nội
Tính toán khối lượng
Một khi đã nắm rõ mọi thông tin, các nhà thiên văn học sẽ triển khai 1 số ít đo lường và thống kê để xác lập khối lượng của các ngôi sao 5 cánh. Họ hoàn toàn có thể sử dụng phương trình V ( orbit ) = SQRT ( GM / R ), trong đó SQRT là căn bậc hai, G là trọng tải, M là khối lượng, và R là nửa đường kính của vật thể. Thông qua các chiêu thức đại số, họ sẽ giải phương trình đó để tìm ra M .Như vậy, không cần chạm vào một ngôi sao 5 cánh, các nhà thiên văn hoàn toàn có thể sử dụng toán học và các định luật vật lý đã biết để tìm ra khối lượng của nó. Tuy nhiên, họ không hề làm điều đó với mọi ngôi sao 5 cánh. Còn có các chiêu thức đo đạc khác hoàn toàn có thể giúp tìm ra khối lượng của các ngôi sao 5 cánh không nằm trong hệ sao nhị phân hay hệ gồm nhiều sao. Ví dụ, họ hoàn toàn có thể sử dụng độ sáng và nhiệt độ. Các ngôi sao 5 cánh với độ sáng và nhiệt độ khác nhau có khối lượng rất khác nhau. Thông tin đó, khi được đưa vào một biểu đồ, sẽ cho thấy các ngôi sao 5 cánh hoàn toàn có thể được phân loại theo nhiệt độ và độ sáng .Các ngôi sao 5 cánh thực sự lớn là những ngôi sao 5 cánh nóng nhất trong ngoài hành tinh. Các ngôi sao 5 cánh có khối lượng thấp hơn, như Mặt trời, có nhiệt độ thấp hơn so với những người bạn bè khổng lồ của chúng. Biểu đồ nhiệt độ, sắc tố, và độ sáng của sao được gọi là Biểu đồ Hertzsprung-Russel, và nó còn biểu lộ khối lượng của một ngôi sao 5 cánh tùy thuộc vào vị trí của nó trong biểu đồ. Nếu nó nằm dọc theo một đường cong dài, quanh co, gọi là Main Sequence ( Dãy chính ), thì các nhà thiên văn học sẽ biết rằng khối lượng của nó không thuộc loại khổng lồ, và cũng không phải nhỏ. Những ngôi sao 5 cánh có khối lượng lớn nhất và nhỏ nhất đều nằm ngoài Main Sequence .
Biểu đồ Hertzsprung-Russell
Sự tiến hóa sao
Các nhà thiên văn học biết rõ về quy trình sinh ra, sống sót, và chết đi của các ngôi sao 5 cánh. Chuỗi thời hạn sống sót và chết này được gọi là ” sự tiến hóa sao “. Yếu tố lớn nhất góp thêm phần Dự kiến một ngôi sao 5 cánh sẽ tiến hóa như thế nào là khối lượng của nó khi sinh ra – hay ” khối lượng bắt đầu “. Các ngôi sao 5 cánh khối lượng nhỏ thường lạnh hơn và ít ánh sáng hơn so với các người đồng đội khối lượng lớn hơn. Do đó, chỉ cần nhìn vào sắc tố, nhiệt độ, và vị trí của nó trong biểu đồ Hertzsprung-Russell, các nhà thiên văn học sẽ hoàn toàn có thể nắm được khối lượng của một ngôi sao 5 cánh. So sánh giữa các ngôi sao 5 cánh tựa như đã biết khối lượng ( như các ngôi sao 5 cánh nhị phân đề cập ở trên ), các nhà thiên văn học sẽ biết một ngôi sao 5 cánh lớn đến mức nào, kể cả khi nó không phải là một ngôi sao 5 cánh nhị phân .Tất nhiên, khối lượng của các ngôi sao 5 cánh không giữ nguyên trong hàng loạt vòng đời của nó. Càng già, khối lượng của chúng càng giảm đi. Chúng sẽ từ từ tiêu thụ nguyên vật liệu hạt nhân của mình, và ở đầu cuối sẽ trải qua một thời kỳ sụt giảm khối lượng đáng kể ở cuối vòng đời. Nếu chúng là những ngôi sao 5 cánh như Mặt trời, chúng sẽ tắt và hình thành nên tinh vân. Nếu chúng nặng hơn nhiều so với Mặt trời, chúng sẽ chết trong những sự kiện siêu tân tinh, khi mà các lõi của chúng sẽ sụp đổ và sau đó bung ra sau một vụ nổ kinh hoàng. Vụ nổ này sẽ bắn một lượng lớn vật chất của ngôi sao 5 cánh vào khoảng trống .
Tinh vân Crab
Bằng cách quan sát loại của các ngôi sao 5 cánh chết theo cách như Mặt trời, hay chết vì một sự kiện siêu tân tinh, các nhà thiên văn học hoàn toàn có thể suy luận được các ngôi sao 5 cánh khác sẽ ra sao. Họ biết khối lượng của chúng, họ biết các ngôi sao 5 cánh khác với khối lượng tựa như sẽ tiến hóa và chết ra làm sao, và do đó họ hoàn toàn có thể đưa ra 1 số ít dự báo khá đúng mực, dựa trên những quan sát về sắc tố, nhiệt độ, và các góc nhìn khác vốn giúp họ hiểu về khối lượng của chúng .Việc quan sát các ngôi sao 5 cánh không chỉ đơn thuần là thu thập dữ liệu. Thông tin các nhà thiên văn học thu về sẽ được đưa vào các quy mô có độ đúng mực rất cao, từ đó giúp họ dự báo đúng chuẩn các ngôi sao 5 cánh trong dải ngân hà và trong toàn ngoài hành tinh sẽ ra sao khi chúng được sinh ra, tăng trưởng, và chết đi – tổng thể đều dựa trên khối lượng cua chúng. Và thông tin kia còn giúp tất cả chúng ta hiểu rõ hơn về các ngôi sao 5 cánh, đặc biệt quan trọng là mặt trời của tất cả chúng ta !
Minh.T.T;theo Thought
Source: https://suachuatulanh.edu.vn
Category : Vận Chuyển
