如何给恒星称重？

比起行星，恒星的质量要大得多。恒星的寿命长短取决于它本身的质量。大型恒星的寿命短，最终以超新星的形式终结，核心演变成中子星或者黑洞；而较小的恒星则寿命更长，最终演变成白矮星。知道恒星的质量不仅能推测出恒星的寿命，还可以帮助我们了解星系的演化。不过，确定恒星的质量是一件非常困难的事情。

称量恒星的最好方式就是去测量它对其他星球的引力有多强。如果两颗恒星是一对双星，它们相互环绕的速度是由它们之间的引力所控制的。通过测量它们的轨道随时间的变化，就可以确定两颗恒星的质量。但还有一些恒星是单星系统，周围并没有伴星，离它们最近的恒星可能远在几光年之外，它们对这些恒星的引力作用太小，无法用于测量质量。因此，我们需要其他方法来测量单恒星的质量。

另外一种方法就是测量恒星的温度。大的恒星要比小的恒星温度更高，所以恒星的温度越高，其质量就越大。但这种方法也有一些缺点。第一，恒星温度与质量之间的关系只适用于主序星。其二，随着年龄的增长，恒星会变得越来越热，一个拥有太阳质量的老年恒星比同质量的年轻恒星的温度要高。

此外，还可以通过测量恒星表面的重力来确定其质量。在地球表面附近扔下的小球将以约9.8米/二次方秒的加速度下落，这是地球表面的重力加速度。距离地球越远，受到地球引力作用越小。比如在月球所在的轨道，月球绕着地球“坠落”的重力加速度大约只有2.7毫米/二次方秒。不管是恒星、行星还是卫星，其表面重力取决于它本身的质量和直径。通过测量恒星的距离，我们可以利用它的表观尺寸来确定它的直径。想要知道恒星的质量，还需知道它的表面重力，但这有点棘手。

恒星表面的米粒组织

如果你在地面上弹起一个小球，它需要一定的时间才能上升到最大高度，然后落回地面，这个时间在一定程度上取决于表面重力。如果以同样的方式在火星上弹起一个小球，由于火星的表面重力较小，小球再次触地的时间会更长。虽然我们没法在一个恒星的表面上弹球，但它们的表面上存在一些上下浮动的现象。恒星的表面会像沸水一样翻滚，形成一种不断上升和下降的米粒组织，这些颗粒的上下浮动速率由恒星的表面重力决定。因此，通过测量这种速率，就能测出恒星的表面重力，从而可以确定恒星的质量。

最近的一篇论文研究了盖亚卫星（GAIA）和凌日系外行星巡天卫星（TESS）的观测极限，结果发现，GAIA测出恒星质量的误差在25%以内，而TESS应该能够把在10%的精度之内测出恒星的质量。由于这些卫星将会观测数百万颗恒星，这将成为研究恒星的有力工具。