你说天文学家是怎么知道银河系里那些恒星的大小、质量等数据?它们离我们那么远,真搞不懂。

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-29
恒星距离我们十分遥远,那么科学家是如何测得距离等数据的?

宇宙那么大,科学家是如何测量地球到恒星、星系的距离?

对不同远近的恒星,要用不同的方法测定。目前,已有很多种测定恒星距离的方法:

(1)三角视差法

河内天体的距离又称为视差,恒星对日地平均距离(a)的张角叫做恒星的三角视差(p),则较近的恒星的距离D可表示为:

sinπ=a/D

若π很小,π以角秒表示,且单位取秒差距(pc),则有:D=1/π

用周年视差法测定恒星距离,有一定的局限性,因为恒星离我们愈远,π就愈小,实际观测中很难测定。三角视差是一切天体距离测量的基础,至今用这种方法测量了约10,000多颗恒星。

天文学上的距离单位除天文单位(AU)、秒差距(pc)外,还有光年(ly),即光在真空中一年所走过的距离,相当94605亿千米。三种距离单位的关系是:

1秒差距(pc)=206265天文单位(AU)=3.26光年=3.09×1013千米

1光年(1y)=0.307秒差距(pc)=63240天文单位(Au)=0.95×1013千米。

(2)分光视差法

对于距离更遥远的恒星,比如距离超过110pc的恒星,由于周年视差非常小,无法用三角视差法测出。于是,又发展了另外一种比较方便的方法--分光视差法。该方法的核心是根据恒星的谱线强度去确定恒星的光度,知道了光度(绝对星等M),由观测得到的视星等(m)就可以得到距离。

m - M= -5 + 5logD.

(3)造父周光关系测距法

大质量的恒星,当演化到晚期时,会呈现出不稳定的脉动现象,形成脉动变星。在这些脉动变星中,有一类脉动周期非常规则,中文名叫造父。造父是中国古代的星官名称。仙王座δ星中有一颗名为造父一,它是一颗亮度会发生变化的“变星”。变星的光变原因很多。造父一属于脉动变星一类。当它的星体膨胀时就显得亮些,体积缩小时就显得暗些。造父一的这种亮度变化很有规律,它的变化周期是5天8小时46分38秒钟,称为“光变周期”。在恒星世界里,凡跟造父一有相同变化的变星,统称“造父变星”。 2 天体测量方法


1912 年美国一位女天文学家勒维特(Leavitt 1868--1921)研究小麦哲伦星系内的造父变星的星等与光变周期时发现:光变周期越长的恒星,其亮度就越大。这就是对后来测定恒星距离很有用的“周光关系”。目前在银河系内共发现了700多颗造父变星。许多河外星系的距离都是靠这个量天尺测量的。

(4)谱线红移测距法

20 世纪初,光谱研究发现几乎所有星系的都有红移现象。所谓红移是指观测到的谱线的波长(l)比相应的实验室测知的谱线的波长(l0)要长,而在光谱中红光的波长较长,因而把谱线向波长较长的方向的移动叫做光谱的红移,z=(l-l0)/ l0。1929年哈勃用2.5米大型望远镜观测到更多的河外星系,又发现星系距我们越远,其谱线红移量越大。

谱线红移的流行解释是大爆炸宇宙学说。哈勃指出天体红移与距离有关:Z = H*d /c,这就是著名的哈勃定律,式中Z为红移量;c为光速;d为距离;H为哈勃常数,其值为50~80千米/(秒·兆秒差距)。根据这个定律,只要测出河外星系谱线的红移量Z,便可算出星系的距离D。用谱线红移法可以测定远达百亿光年计的距离。

除了最简单的光谱分析以外,还有很多。比如:计算机模拟,研究恒星死亡的过程。

还有典型信息模型应用,这里详细的给你解释下。恒星内部结构与演化理论研究是现代天文学研究前沿领域之一,是一个开放的复杂巨系统问题。由于除太阳以外,其他恒星都非常遥远,只能以“点源”看待,很难取得丰富的观测资料。太阳离地球最近,在恒星内部结构与演化研究中,理所当然地把太阳选作典型。已知太阳质量与半径,以其可观测量(主要是光度与表面温度)为边界条件,提出“把太阳看作球对称的平衡气体球”的假说,根据有关的科学定律(引力定律、核物理定律、能量守恒定律等)导出太阳内部结构的数学模型,并用数值方法近似求解。分析结果表明,太阳内部大致可分为核反应区、辐射区和对流区。太阳结构模型经过可观测量的检验,反复调整有关内部参量后导出分析值,与实际观测值误差在1/1000以下。这就是用于研究与太阳同类恒星的类太阳模型。通过改变核心区参量,并作必要的补充假说,可依次导出红巨星、白矮星、中子星模型。1960年代发现的脉冲星,就是对这种以典型信息拟合理论分析模型的方法及其预言的生动检验。
 还有,比如刚刚宣布的美国天文学家首次发现环绕两颗恒星运行的行星。就是天文学家们根据上述两颗恒星亮度降低的时间变化计算出第三个天体对它们的引力,进而推算出其质量。
希望对你有帮助!

天文学家怎么知道遥远天体的质量和体积呢?
我们知道,地球受到太阳的万有引力是和地球质量、太阳质量都成正比的,而地球的运行轨迹,就是和太阳质量相关的。所以说,如果知道了地球的运动轨迹,就能推测出太阳的质量。同样道理,如果有一颗恒星旁边有另一颗恒星在绕其旋转(其实是互绕),那么我们就可以根据另一颗恒星的运行轨迹推测这颗恒星的质量。
一个远处的物体,我们去看它的两端时,视线方向有一个小的夹角,这个夹角乘以它到我们的距离,就是它的直径。我们的我们可以根据仪器测出它对我们在的地方的微小夹角,然后用另外的办法测出距离,就可以知道它的直径。

往往是根据其红移的大小测算其离地球的距离,通过星球自身震动的频率测算其质量,通过光谱分析其大小和成分。

  • 人类飞行器尚未能脱离太阳系,是如何知道银河系的形状的?
    答:即使是太阳系也没有出去,当然,你也可以知道银河系的外观,因为有一种方法叫做视差法,天文学家可以观察到银河系旋臂的一些信息。同时,银河系的结构可以通过使用中性氢21厘米谱来定位,因为氢原子辐射21厘米谱,不会被星际物质吸收,所以21厘米谱可以定位银河系的基本结构。银河系中有大量的氢云,包括...
  • 人类是通过什么角度得知银河系模样的?
    答:银河系是一个比较大的恒星体系这一结论,但是范围就不是太大了,是及其有限的空间;同时也表明了银河系是一个及其巨大、超出我们想象的一个恒星体系。在经过长时间对银河系的不断探索和研究,科学家们对银河系这个概念已经形成了一套比较完善的科学理论体系。在到了20世纪初的时候,荷兰著名的天文学家-...
  • 天文学家是怎么知道银河的形状
    答:在近两个世纪内,天文学家用比赫歇耳所能用的好得多的仪器和技术探索了银河系,如今了解到银河系比赫歇耳所料想的要大得多。在长径方向上至少延伸出10万光年,可能拥有2000亿颗星。不过可以说,我们确认了银河系以及星星不是无数的而是可计算的,这是赫歇耳的功劳。回答者:yazhizhi - 魔法师 四级...
  • 天文学家是如何发现系外行星的?
    答:截至目前,天文学家已经发现了4000来颗系外行星。 NASA曾于2009年发射了专门用于探测系外行星的望远镜——开普勒太空望远镜,已于2018年退役。该望远镜可以观测10万颗恒星的光度,用来检查是否有行星凌日现象发生。仅开普勒太空望远镜就发现了1000多颗系外行星。以目前的技术水平,人类也就只能观测银河系内很...
  • 人类没有离开太阳系,是怎么看到银河系全貌的
    答:而且对于我们地球在银河当中的位置,又是如何知晓的呢?这两个问题相对于我们普通人来说,肯定是难以理解。其实这都要归功于天文学家、科学家,他们通过太阳系的坐标,去观测距离其他天体之间的距离,而且星际之间是在有规律的运动的,经过这一些就可以去推测银河系的形状。最主要的一个研究还是天文望远镜...
  • 人类连太阳系都没有飞出去,是怎么知道银河系长什么样子的?
    答:近代历史的发展1610年,德国科学家伽俐略·伽利莱(Galileo Galilei)应用望眼镜科学研究太阳系并发现它由很多微弱的行星构成,因而太阳系由很多行星构成的具体直接证据出现在了1610年,这也是人们第一次用光学望远镜近距的观察星空。1750年,英国天文学家托马·赖特(Thomas Wright)在他的《宇宙原始理论或新...
  • 人类是如何观察到银河系的形状的呢?
    答:就像任何旋转的扁平天体,在银河系中天体的速度取决于它到银河系中心的距离。 天文学家测量了其他星系中恒星的速度,并且将它们和这些恒星到星系中心的距离进行比较,得出了“旋转曲线”。天文学家也测量了银河系的旋转曲线,只不过这次他们自己就在银河系中,因此难度要大得多。 除了要知道速度是如何随着到银心的距离不...
  • 连太阳系都没能出去,人类是怎么知道银河系全貌的?
    答:此时问题来了,既然人类连太阳系都没出去过,究竟是怎么知道和确定银河系的形状的呢?网上众多银河系的照片究竟又是从哪里来的呢?其实这些照片都是画出来的,而并非大部人认为的实拍图。当然了,虽然是画出来的,但绝不是瞎画。天文学家们早已经通过各种数据和实验反复证明,银河系确实就是图片中描绘...
  • 轰动科学界的消息!天文学家:银河系中潜伏着14个反物质物体
    答:拿这一次对于反星的研究来说,研究者认为,银河系中反星和正常恒星的数量比,大约是2.5颗比100万颗,也就是说,大约100万颗恒星中,才会出现2-3颗左右的反星,那么,为何正反物质不对称,而且差距如此悬殊呢?有观点认为,这或许与早期的宇宙演化有关,去年,来自多个国家的国际天文学家小组,认为...
  • 银河系最早是何时被发现的,又是怎么发现的呢?
    答:赫拉就被惊醒了,身体一时失去平衡,乳汁喷射而出洒向天空,就形成了茫茫的银河,后来人们通过天文观测,知道了银河其实是无数个星星组成的光带,那么银河系又是怎么被发现的呢?原来银河系是由,天王星发现者,赫歇尔通过数星星,数出一个伟大的发现,英国天文学家,威,廉赫谢尔,是一位业余天文爱好...