美國科學家首次成功測量白矮星的質量

2013年哈勃太空望遠鏡拍攝的STEIN 2051 B
愛因斯坦的廣義相對論提出一百年後,科學家成功運用該理論確定了一顆白矮星的質量,使當初在愛因斯坦看來不可能的希望成為現實。

一百年來,愛因斯坦的廣義相對論使人類對宇宙的理解發生了革命性改變。然而,通過一顆星球對光線的引力影響來測量其質量,此前只是在理論上可行。 1936年,愛因斯坦在《科學》雜誌上的一篇文章中稱:「沒有希望能直接觀察到這一現象。」

愛因斯坦廣義相對論的一個關鍵性預測是:在某個巨大物體(如一顆星球)附近的空間曲率,會引起穿越其附近的一縷光線偏轉,其偏轉程度是根據經典引力定律所致偏轉量的兩倍。關於這一現象的首個證據,是1919年在日食觀測中獲得的。然而,儘管百多年來技術手段出現了很大進步,科學家也進行了不懈努力,仍然無法利用光線彎曲來直接確定星球的質量。

要想取得成功,一顆位於前景的星球(鏡片)必須與位於背景的星球(物源)完美重疊,這會令物源的鏡像形成一個圓圈,被稱作愛因斯坦環;只要鏡頭的焦距是已知的,愛因斯坦環就可被用來確定該星球的質量。

美國太空望遠鏡科學研究所的薩胡(Kailash C. Sahu)團隊在五千多顆恆星中尋找具有這種直線排列形式的星球,他們發現,白矮星STEIN 2051 B恰好有著這種完美的定位;它在2014年3月正好位於一顆背景星球之前。他們利用哈勃望遠鏡對此現象進行觀察,測量背景星球表觀位置的微移動,這一作用被稱作天體測量的微重力透鏡效應。根據所測得的數據,他們估計,該星球的質量約為太陽質量的0.675倍。

研究人員稱,白矮星是宇宙中最常見的星球類型,直接測量STEIN 2051 B的質量對理解白矮星的進化具有重要意義。

【圖:美國太空總;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

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