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天文学家第一次用广义相对论来测量恒星的质量

仰望星空 /  著作权归作者本人所有

one  2017-6-10 09:30

天文学家第一次通过观测恒星的质量使光穿过它的方式来测量恒星的质量。

这是爱因斯坦预测的一种观察,但由于它所需要的遥远天体之间的精确排列,他认为这种观测是永远不会发生的。但是使用现代观察工具,研究人员最近发现并追踪了两个遥远的恒星,几乎完美地排列在一起。
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白矮星Stein 2051 B和背景星,可见为小点,允许其质量被测量

弯曲重力

尽管这些恒星相距数千光年,但测量遥远的恒星是如何绕过即将到来的天体的,这使得加拿大和美国的研究人员能够准确地估算出离恒星较近的恒星的质量,从而为天文学家们提供了一个关于恒星生命周期的重要见解。

这项技术被称为引力透镜,它的应用可以追溯到1919年,那时日食引起了恒星的观测,因为它们的光线穿过太阳的引力场。这一发现使阿瑟·埃丁顿爵士通过实验验证爱因斯坦关于广义相对论的新理论,一举成名。复习:爱因斯坦的理论认为,大质量物体会比牛顿的引力定律更弯曲时空,导致物体,包括光子,在靠近它们的时候向内弯曲。这项技术用于测量遥远星系、星云和其他大型天体的质量。

作为遥远的物体,它的光被弯曲,被传递,它会在天空中改变位置,甚至有时改变形状。天文学家们在天空中发现了光环、十字架,甚至是笑脸,因为星光会以新的方式弯曲和散射。如果这两个物体之间稍微偏离中心,那么遥远的恒星在靠近物体的时候会出现在椭圆上,这是研究人员在这里看到的。
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白矮星如何弯曲在它后面的明星的光

光线测量

通过测量光的明显变化,研究人员确定了巨大的白矮星2051 B是如何弯曲的。他们发现,太阳的质量是太阳的68%,在它到达生命终点之前的质量是太阳的2.6倍。

这很重要,因为对白矮星的测量在宇宙中是很少的。大多数测量都要归功于双星系统,这是相当罕见的。获得新的测量方法既验证了方法的有效性,又增加了我们对白矮星的理解,这些恒星是恒星的恒星残骸,它们已经到达生命的终点,并被烧毁。宇宙中的大多数恒星终有一天会变成白矮星,和我们自己的太阳一样。因为它们代表了非常古老的恒星的残骸,白矮星给我们提供了关于宇宙早期的线索,并揭示了恒星是如何随着它们的主序列的结束而演化的。

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这是第一次这样的观测,因为在天空中观察一颗恒星会发生如此罕见的现象。这两个物体必须在一个比肉眼所能分辨出的空间小得多的空间中排列整齐,即使在我们能看到的数十亿颗恒星的情况下,发现何时何地会发生是非常困难的。通过使用哈勃望远镜,研究人员在测量了5000颗恒星的收集后发现了这种罕见的现象,并预测是否有可能会使另一颗恒星变得模糊。使用这种技术,他们精确地预测了2051 B在一颗更遥远的恒星前方经过的时间,并在两年的时间内进行了一系列观察。

他们计划继续使用哈勃望远镜和其他望远镜来寻找类似的例子,尽管这样的观测结果仍然很可能是罕见的。


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