宇宙中几乎所有东西都有质量，从原子和亚原子粒子（如大型强子对撞机研究的粒子）到巨大的星系团。到目前为止，科学家所知道的唯一没有质量的东西是光子和胶子。

了解质量很重要，但天空中的物体太远了。我们不能触摸它们，当然也不能用传统的方法来衡量它们。那么，天文学家如何确定宇宙中物体的质量呢？这很复杂。

恒星与质量

假设一颗典型的恒星质量相当大，通常比一颗典型的行星大得多。为什么要关心它的质量？这些信息很重要，因为它揭示了恒星进化的过去、现在和未来的线索。

天文学家可以使用几种间接方法来确定恒星质量。一种称为引力透镜的方法，测量被附近物体的引力所弯曲的光的路径。尽管弯曲的程度很小，但仔细测量可以揭示物体的引力质量。

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，他们必须依靠对围绕一个共同质心运行的恒星的测量，即所谓的双星。天文学家很容易测量双星（两颗围绕同一重心运行的恒星）的质量。事实上，多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，以了解天文学家必须做什么。

首先，他们测量系统中所有恒星的轨道。他们还记录恒星的轨道速度，然后确定给定恒星通过一个轨道需要多长时间。这就是所谓的“轨道周期”

计算质量

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。他们可以使用方程式Vorbit=SQRT（GM/R），其中SQRT是“平方根”a，G是重力，M是质量，R是物体的半径。这是一个代数问题，通过重新排列方程来求解M来梳理出质量。

因此，天文学家在从未接触过恒星的情况下，利用数学和已知的物理定律计算出恒星的质量。然而，他们不可能对每一位明星都这样做。其他测量帮助他们计算出恒星的质量​不是在双星或多星系统中。例如，它们可以使用光度和温度。不同光度和温度的恒星质量大不相同。当绘制在图表上时，这些信息表明恒星可以通过温度和光度排列。

真正大质量的恒星是宇宙中最热的恒星之一。质量较小的恒星，如太阳，比它们的巨型兄弟恒星要冷。恒星温度、颜色和亮度的图表称为赫兹-拉塞尔图，根据定义，它还显示恒星的质量，这取决于它在图表上的位置。如果它沿着一条称为主序列的长而弯曲的曲线，那么天文学家知道它的质量不会很大，也不会很小。质量最大和质量最小的恒星落在主星序之外。

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。这一生与死的序列被称为“恒星演化”。恒星如何演化的最大预测因素是它出生时的质量，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，只需观察恒星的颜色、温度以及它在赫兹-拉塞尔图中“生活”的位置，天文学家就可以很好地了解恒星的质量。通过比较已知质量的类似恒星（如上面提到的双星），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，恒星并非一生都保持相同的质量。随着年龄的增长，他们会失去它。他们逐渐消耗核燃料，并最终在生命的最后经历大规模的损失。如果它们是像太阳一样的恒星，它们会轻轻地把它吹走，形成行星状星云（通常）。如果它们的质量比太阳大得多，它们就会在超新星事件中死亡，在超新星事件中，核心坍塌，然后在灾难性的爆炸中向外膨胀。他们的大部分材料都被炸飞了。

通过观察像太阳一样死亡或死在超新星中的恒星类型，天文学家可以推断出其他恒星会做什么。他们知道自己的质量，他们知道其他质量相似的恒星是如何演化和消亡的，因此他们可以根据对颜色、温度和其他方面的观察做出很好的预测，帮助他们理解自己的质量。

观测恒星不仅仅是收集数据。天文学家获得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它们出生、衰老和死亡时会做什么，所有这些都是基于它们的质量。最后，这些信息还帮助人们更多地了解恒星，特别是我们的太阳。

快速事实

• 恒星的质量是许多其他特征的重要预测指标，包括它的寿命。
• 天文学家使用间接方法来确定恒星的质量，因为它们不能直接接触恒星。
• 一般来说，质量较大的恒星比质量较小的恒星寿命更短。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，其结局将与大质量恒星在几千万年后自爆的方式大不相同。