原标题：宇宙中距离我们数十亿光年远的天体，天文学家如何确定其质量呢

宇宙中几乎所有的东西都有质量，从原子和亚原子粒子（如大型强子对撞机所研究的粒子）到巨大的星系团。到目前为止，科学家所知道的没有质量的东西只有光子和胶子。

• 上图：大犬座 VY 是由卢瑟福天文台拍摄的一颗位于大犬座的红特超巨星。它是天文学家测量到的最大、质量最大的恒星之一。

太空中的天体非常遥远，远得难以想象，那么，天文学家如何确定宇宙中物体的质量呢？

恒星和质量

假设一个典型的恒星相当大，通常比一个典型的行星大得多。为什么要关心它的质量？知道这些信息很重要，因为它揭示了恒星演化的过去、现在和未来的线索。

天文学家可以使用几种间接的方法来确定恒星质量。一种叫做引力透镜的方法，测量被附近天体的引力弯曲的光的路径。虽然弯曲的量很小，但是仔细的测量可以揭示出天体在拖拽时的引力质量。

典型恒星质量测量

直到21世纪天文学家才将引力透镜应用于测量恒星质量。在此之前，他们必须依靠双星来测量恒星的质量，所谓双星是指两颗围绕一个共同的重心运行的恒星。双星的质量对天文学家来说很容易测量。事实上，多恒星系统提供了一个如何计算其质量的教科书示例。这有点技术性，但值得研究，以了解天文学家在计算天体质量时必须做些什么。

双星

首先，他们需测量多恒星系统中所有恒星的运行轨道。他们还需测算恒星的轨道速度，然后确定一个给定恒星绕一个完整轨道需要多长时间，这就是所谓的“轨道周期”。

计算天体质量

一旦所有这些信息都知道了，天文学家接下来会做一些计算来确定恒星的质量。他们可以使用公式V = SQRT(GM/R)，其中V是圆周线速度，SQRT是“平方根”，G是重力，M是质量，R是物体的半径。通过重新排列方程来解质量M，这样将物理问题转化为代数问题。

因此，天文学家在不接触恒星的情况下，利用数学和已知的物理定律来计算遥远天体的质量。然而，不是每一个恒星都能按照该公式计算出其质量。在非双星或多星系统中，还有其他物理量有助于天文学家计算出恒星的质量。例如，天文学家可以使用光度（在天文学中，光度是物体每单位时间内辐射出的总能量，即辐射通量。）和温度来测量恒星的质量。不同光度和温度的恒星质量有很大的不同。这些信息，当绘制在图表上时，表明恒星可以根据温度和亮度排列。

真正的大质量恒星是宇宙中最热的恒星之一。较小质量的恒星，如太阳，比特巨大恒星要“冷”。恒星温度、颜色和光度的图表称为赫茨普拉格-罗素图，根据定义，它还显示了恒星的质量，这取决于它在图表上的位置。如果它位于一条被称为主序列的长而曲折的曲线上，那么天文学家知道它的质量不会是巨大的，也不会太小的。最大质量和最小质量的恒星落在主序列之外。

恒星演化

天文学家对恒星的诞生、生存和消亡有很好的把握。这种生与死的顺序被称为“恒星演化”，恒星演化是恒星在生命过程中所经历急遽变化的序列。预测恒星演化的最大因素是它诞生时的质量，即它的“初始质量”。低质量恒星通常比高质量恒星更冷、更暗。因此，通过观察恒星的颜色，温度，以及它在赫茨普拉格-罗素图中的“居住地”，天文学家就能很好地了解恒星的质量。对已知质量的类似恒星（如上述双星）进行比较，天文学家可以很好地了解给定恒星的质量，即使它不是双星。

当然，恒星并不是“一辈子”都保持同样的质量。随着年龄的增长恒星的质量将逐渐变小，这些失去的质量是作为核燃料逐渐消耗，最终在生命的尽头经历巨大的质量损失。如果它们质量像太阳一样，它们通常会形成行星状星云。如果它们的质量比太阳大得多，它们就会在超新星事件中消亡，在超新星事件中核心会坍塌，然后在灾难性的爆炸中向外膨胀，把它们的大部分物质炸到太空。

蟹状星云的合成图像，一个超新星的残余物，预示着一颗非常大的恒星的死亡。

通过观察像太阳一样消亡或在超新星中消亡的恒星类型，天文学家可以推断出其他恒星会做什么。天文学家了解这些天体的质量，他们知道其他质量相似的恒星是如何演化和死亡的，因此因此他们可以根据对天体的颜色、温度和其他方面的观察，做出一些相当好的预测，帮助他们了解自己的质量。

观测恒星比收集数据更重要。天文学家得到的信息被折叠成非常精确的模型，帮助他们准确地预测银河系和整个宇宙中的恒星在诞生、年龄和死亡时将做什么，所有这些都基于它们的质量。最后，这些信息还帮助人们更多地了解恒星，尤其是我们的太阳。

有关天体质量，你应该快速知道的事实

• 恒星的质量是许多其他特征的重要预测指标，包括恒星的寿命。
• 天文学家使用间接的方法来确定恒星的质量，因为它们不能直接接触它们。
• 一般来说，质量大的恒星比质量小的恒星寿命短。这是因为他们消耗核燃料的速度要快得多。像我们的太阳这样的恒星是中等质量的，在几千万年后，它们的结束方式与大质量恒星自爆的方式大不相同。