Có vẻ khó tin là các nhà thiên văn học có thể đo được kích thước và khối lượng của các ngôi sao cách xa hàng năm ánh sáng, nhưng lý thuyết đằng sau nó đã tồn tại hàng thế kỷ, kể từ công trình của Johannes Kepler.
Cuối cùng, để đo kích thước và khối lượng của một ngôi sao, bạn cần 2 ngôi sao.
Công trình của Kepler liên hệ khối lượng và vận tốc của các vật thể quay quanh quỹ đạo với chu kỳ quỹ đạo và khoảng cách của chúng.
Mặc dù điều này thường liên quan đến các thiên thể trong Hệ Mặt trời, nhưng chúng ta có thể áp dụng các định luật tương tự cho các vật thể khác trên quỹ đạo xung quanh nhau, chẳng hạn như các sao đôi.
Làm thế nào để các nhà thiên văn đo khoảng cách trong không gian?
Các ngôi sao nhị phân quay quanh một tâm khối lượng chung và một phương trình toán học cho phép chúng ta liên hệ khối lượng và khoảng cách của chúng từ điểm đó.
Về cơ bản, khối lượng của ngôi sao một, nhân với khoảng cách của nó với khối tâm, bằng khối lượng của ngôi sao hai nhân với khoảng cách của nó với khối tâm.
Bây giờ chúng ta cần sử dụng định luật thứ ba của Kepler, định luật này phát biểu rằng tổng của cả hai khối lượng (tính theo khối lượng Mặt trời) bằng với khoảng cách (tính theo đơn vị thiên văn) lập phương, chia cho bình phương chu kỳ (tính theo năm).
Kết hợp hai mối quan hệ này có nghĩa là chúng ta có thể xác định khối lượng tương ứng của mỗi ngôi sao.
Phép đo chính xác đường kính sao cần thiết cho các mối quan hệ này đòi hỏi phải quan sát các hệ nhị phân che khuất, trong đó một ngôi sao che khuất ngôi sao đồng hành của nó và đến lượt nó cũng bị che khuất.
Bằng cách tính thời gian của các lần nhật thực này và biết vận tốc quỹ đạo của chúng, có thể ước tính được đường kính của chúng.
Chén Thánh để xác định khối lượng và đường kính của sao là hai ngôi sao gần nhau đến mức chúng trông giống như một ngôi sao qua kính viễn vọng, được gọi là nhị phân che khuất quang phổ hai vạch.
Các hệ thống này cho phép quan sát chi tiết tất cả các tham số cần thiết cho các phương trình.