המסה היא תכונה בסיסית של כוכב, הקובעת את קצב ההתפתחות שלו. מאידך, מתברר כי המסה היא אחד המאפיינים של כוכבים, שקשה מאד למדוד את ערכם. אסטרונומים מעריכים את המסה של כוכבים רבים באמצעות מודל של התפתחות כוכבים או באמצעות כמות האנרגיה שהם מקרינים. נקודת המוצא שלנו נשענת על הידע בתהליך היתוך גרעיני המתרחש בליבת הכוכב. אנו גם יודעים שמימן והליום הם שני המרכיבים העיקריים בתהליך ההיתוך. המודל מתאר את מעברי האנרגיה בכוכב מאפשר לחזות כיצד הטמפרטורה בתוך הכוכב משתנה מליבת הכוכב אל הפוטוספרה החיצונית, הקרירה יותר. תחזית זו מאפשרת לשער כיצד משתנה צפיפות הכוכב ביחס למרחק מליבתו. השלב האחרון הוא להמיר מתמטית את השינוי בצפיפות למסה כוללת. זה נשמע עקיף, אכן זה כך! עם זאת, כל שלב בשרשרת הגיוני ומבוסס על חוקי פיזיקה מוכרים היטב.
באדיבות NASA
הרבה יותר פשוט לחשב את מסת של כוכבים כפולים הנעים זה סביב זה. בדרך זו ניתן לחשב את מסת הכוכבים על ידי יישום של חוקי קפלר. כוכבים כפולים נפוצים למדי בין כוכבי הגלקסיה, זוהי דרך חשובה זו למדידת המסה, מרבית האסטרונומים מסתייעים בה. לאחר מאות מדידות שונות, הסיקו אסטרונומים שמסת הכוכבים יכולה להגיע עד פי מאה ממסת השמש. השימוש במערכות של כוכבים כפולים למדידת מסה הוא חשוב ביותר, מכיוון שגם אם לא כל הכוכבים שאנו רוצים למדוד את מסתם נמצאים במערכות בינאריות, הרי מערכות אלה מאפשרות למדוד את מסתם בדרך עקיפה.
מהם הגורמים שקובעים את הטווח של מסת הכוכבים? כוח הכבידה יכול לגרום להתמוטטות של ענני גז בעלי מגוון מסות נרחב. מדוע אין מוצאים כוכבים עצומים שמסתם גדולה פי אלף או יותר ממסת השמש? ומדוע אין כוכבים שמסת רק מאית ממסה השמש או פחות? מסתבר שהפיזיקה מגבילה את טווח המסות של הכוכבים.
באדיבות וויקיפדיה
ישנן סיבות פיזיות למגבלות של מסות הכוכבים. אם ענן קריר וצפוף מספיק בכדי להתכווץ אך מסתו קטנה מ- 8% ממסת השמש, הוא יתכווץ אך לעולם לא יפתח את הלחץ והטמפרטורה הנדרשים בכדי להגיע לסדרה הראשית (כלומר, אין היתוך משמעותי של מימן). אבות-כוכב שמסתם מ- 0.01 עד 0.08 מסת שמש, עשויים להתחמם באופן זמני בגלל התכווצות הכבידה שלהם ואף עשויים לפתח תגובות גרעיניות חלשות (הצעד הראשון בשרשרת הפרוטון-פרוטון יצירת דיאוטריום), אך בסופו של דבר הם מתקררים מבלי להגיע לפרק זמן משמעותי בסדרה הראשית. גופים קטנים יותר, כולל אפילו כוכבי לכת בגודל של צדק, מתחממים גם הם באופן זמני בגלל התכווצות הכבידה שלהם; והם עשויים לזהור זמן מה בתחום האינפרא אדום, אך הם דועכים לפני שהחלה תגובה גרעינית כלשהי.
אם הענן הראשוני צפוף מספיק בכדי להתכווץ ומסתו עולה על 200 מסות שמש, תיווצר התכווצות אלימה שתייצר טמפרטורה ולחץ גבוהים במיוחד במרכז הענן הקורס. בתנאים אלה נוצרת אנרגיה רבה כל כך בתוך הכוכב החדש, כך שהכוכב פולט אנרגיה בכמות גדולה הגורמת לפיצוץ עצמי מיד לאחר שהגיע לסדרה הראשית. הרס מהיר כזה מוביל לכמה מהאירועים המרהיבים ביותר בשמי הלילה. במילים אחרות, ענני גז גדולים מאוד אמנם קורסים מכוח הכבידה אך הקריסה כה אלימה עד שהם נהרסים עוד לפני שנוצר כוכב יציב.
Author: Chris Impey