恒星 质量是指恒星的 物理量 ,是 恒星结构 和演化的决定因素 。恒星质量可以通过多种方法测定,其中以 双星 的轨道运动为基础的 动力学 方法是最基本且可靠的方法。恒星质量的下限约为0.08太阳质量,这是因为在较小质量的恒星中,中央温度不足以启动 核反应 ,仅依靠 引力 收缩释放能量。目前已知最小的 主序星 质量为0.08太阳质量。恒星质量的上限则较为不确定,一些研究表明可能是60~100太阳质量,但在红外和 可见光 中国空间站工程巡天望远镜 中发现了质量高达200太阳质量的恒星。此外,还有一些证据显示,在 大麦哲伦星系 中可能存在质量超过3000太阳质量的 恒星 。
物理特性
恒星质量是恒星的重要物理参数之一,对于理解恒星的结构和演化过程具有关键作用。恒星的质量不仅影响其内部核反应的发生条件,也决定了恒星的表面重力及其光谱特征。恒星的质量会随时间发生变化,主要通过热核反应转化为辐射能、大气膨胀或抛射物质等方式损失质量。其中,多数大质量恒星在演化过程中会因 星风 作用损失大量质量,部分恒星的初始质量可能高于当前观测值。新星、再发新星发亮时抛出质量, 超新星 爆发后,质量可能大大减少。此外, 恒星 也可能通过 双星 间的质量转移而增减质量 。
测定方法
恒星质量的测定主要有两种方法:一是利用双星的轨道运动,这种方法得到的质量称为 动力学 质量;二是通过其他间接方法,如 白矮星 的 引力 红移 、恒星的真实半径和表面重力加速度等,推算出恒星的质量。尽管这些方法不如动力学方法可靠,但对于缺乏双星观测数据的恒星来说,仍然是重要的补充手段。
分类与演化
恒星的质量对其演化路径有着重要影响。质量小于0.5太阳质量的恒星不会经历渐近巨星分支(AGB)阶段,而是直接演化为白矮星。质量在1.8-2.2太阳质量的 恒星 会在AGB阶段发展出简并的氦核。中等质量的恒星经历氦融合并发展出简并的 一水碳酸钠 核。质量大于7-10太阳质量的大质量恒星最终将以 超新星 爆炸的形式结束生命,留下 恒星级黑洞 级别的残骸。
质量范围
恒星的质量范围广泛。质量小于0.08倍太阳质量的 天体 通常被称为"轻微质量星",这类天体内部温度无法达到触发热核反应所需的最低条件,因此无法稳定发光,不具备恒星的基本特征;质量超过65倍太阳质量的恒星则处于不稳定状态。 恒星 质量的实际分布涵盖从约0.01倍太阳质量的 红矮星 到数百甚至数千倍太阳质量的大质量恒星,从百分之一太阳质量的红矮星到数百甚至数千太阳质量的巨大恒星都有可能存在。目前已知质量最大的恒星之一是 海山二 ,其质量约为100-150太阳质量。然而,最近的研究表明, R136a1 的质量达到了265太阳质量,挑战了先前提出的150太阳质量的上限。早期 宇宙 中的第一代恒星质量可能较大,但由于缺少重元素,其质量可达300太阳质量或更高。这些超大质量 恒星 现已全部消失。质量仅为木星质量93倍的 剑鱼座AB C是已知能够进行核融合的最低质量恒星。目前已知最小的恒星半径较小,不到 太阳 的9%(约5.98万千米), 木星 半径大于它,与 土星 半径相近。但其质量远大于木星和土星,约为木星的84倍。理论预测,金属含量较低的恒星能够进行核融合的最低质量为8.3%太阳质量,即87倍木星质量。
质量变化
太阳作为典型的恒星,正在通过辐射和 太阳风 的方式缓慢地损失质量。预计在未来数十亿年内,太阳将失去其初始质量的46%,最终演化为简并状态的 伴星 。