如何給恆星稱重？

比起行星，恆星的質量要大得多。恆星的壽命長短取決於它本身的質量。大型恆星的壽命短，最終以超新星的形式終結，核心演變成中子星或者黑洞；而較小的恆星則壽命更長，最終演變成白矮星。知道恆星的質量不僅能推測出恆星的壽命，還可以幫助我們瞭解星系的演化。不過，確定恆星的質量是一件非常困難的事情。

稱量恆星的最好方式就是去測量它對其他星球的引力有多強。如果兩顆恆星是一對雙星，它們相互環繞的速度是由它們之間的引力所控制的。通過測量它們的軌道隨時間的變化，就可以確定兩顆恆星的質量。但還有一些恆星是單星系統，周圍並沒有伴星，離它們最近的恆星可能遠在幾光年之外，它們對這些恆星的引力作用太小，無法用於測量質量。因此，我們需要其他方法來測量單恆星的質量。

另外一種方法就是測量恆星的溫度。大的恆星要比小的恆星溫度更高，所以恆星的溫度越高，其質量就越大。但這種方法也有一些缺點。第一，恆星溫度與質量之間的關係只適用於主序星。其二，隨着年齡的增長，恆星會變得越來越熱，一個擁有太陽質量的老年恆星比同質量的年輕恆星的溫度要高。

此外，還可以通過測量恆星表面的重力來確定其質量。在地球表面附近扔下的小球將以約9.8米/二次方秒的加速度下落，這是地球表面的重力加速度。距離地球越遠，受到地球引力作用越小。比如在月球所在的軌道，月球繞着地球“墜落”的重力加速度大約只有2.7毫米/二次方秒。不管是恆星、行星還是衛星，其表面重力取決於它本身的質量和直徑。通過測量恆星的距離，我們可以利用它的表觀尺寸來確定它的直徑。想要知道恆星的質量，還需知道它的表面重力，但這有點棘手。

恆星表面的米粒組織

如果你在地面上彈起一個小球，它需要一定的時間才能上升到最大高度，然後落回地面，這個時間在一定程度上取決於表面重力。如果以同樣的方式在火星上彈起一個小球，由於火星的表面重力較小，小球再次觸地的時間會更長。雖然我們沒法在一個恆星的表面上彈球，但它們的表面上存在一些上下浮動的現象。恆星的表面會像沸水一樣翻滾，形成一種不斷上升和下降的米粒組織，這些顆粒的上下浮動速率由恆星的表面重力決定。因此，通過測量這種速率，就能測出恆星的表面重力，從而可以確定恆星的質量。

最近的一篇論文研究了蓋亞衛星（GAIA）和凌日系外行星巡天衛星（TESS）的觀測極限，結果發現，GAIA測出恆星質量的誤差在25%以內，而TESS應該能夠把在10%的精度之內測出恆星的質量。由於這些衛星將會觀測數百萬顆恆星，這將成爲研究恆星的有力工具。