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科学家首次成功测量白矮星质量

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来源: 作者: 2019-05-17 00:33:57

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Stein 2051 B是一颗位于鹿豹座中的白矮星。图片来源:STSI

美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜日前发现了由附近一颗白矮星引力而产生的光弯曲——这是天文学家第一次在太阳之外的恒星周围观测到这种扭曲现象。这一发现也再次证实了爱因斯坦的广义相对论。同时,在广义相对论提出100多年后,天文学家第一次成功利用它“称”出了一颗恒星的质量。

由马里兰州巴尔的摩市空间望远镜科学研究所天文学家Kailash Sahu带领的一个研究团队观测发现,当1颗遥远恒星发出的光线射向地球观测者时,随着其在一颗白矮星附近产生的光弯曲,这颗恒星的位置也发生了轻微晃动。这一扭曲的数量使得研究人员能够直接计算出这颗白矮星的质量——大约相当于太阳质量的67%。

并未参与该项研究的英国考文垂市华威大学天体物理学家Pier-Emmanuel Tremblay表示:“这是一项难度很大的观测,最终取得了很好的结果。”

研究人员在最新出版的《科学》杂志上报告了这一发现,同时在6月7日于得克萨斯州奥斯汀市召开的美国天文学会会议上报告了该成果。

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命性变化。其一个关键预测是,距地球较近的星球会如同放大镜一般扭曲来自它身后遥远星球的光线,出现所谓“引力透镜”现象。当前方星球正好挡住后方星球时,光线围绕前方星球构成一个圆环,人称“爱因斯坦环”。1919年,英国科学家在日全食观测中验证了这一预测的正确性。

爱因斯坦还预测,当前方星球与后方星球不完全成一条直线时,“引力透镜”效应会致使后方星球稍稍偏移实际位置,并可利用偏移距离直接计算出前方星球的质量,被称作“天体丈量透镜”。可是,1936年,爱因斯坦又补充说,由于星球相距遥远,“没有直接观测到这类现象的希望”。

在最新研究中,Sahu等人利用哈勃望远镜的优异角分辨率,在5000多颗恒星中寻觅“天体丈量透镜”。他们意识到,一颗快速移动的白矮星Stein 2051 B恰好符合这种定位,于是在2013年至2015年间8次把哈勃望远镜对准这颗星球。Stein 2051 B距离地球约17光年,是第六近的白矮星。

研究显示,在这颗白矮星的引力作用下,其身后的星球的观测位置与实际位置相距约2毫弧秒,据此可计算白矮星的质量相当于太阳质量的67%。

Sahu的研究团队如今已经开始了另一个项目,用比邻星(距离地球约4光年,是最近的恒星)寻觅这一现象。研究人员已经利用哈勃太空望远镜获得了一些观测结果,Sahu说。

白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。由于它的色彩呈白色、体积比较小,因此被命名为白矮星。白矮星是演变到末期的恒星,主要由碳构成,外部覆盖一层氢气与氦气。白矮星在亿万年的时间里逐渐冷却、变暗,它体积小,亮度低,但密度高,质量大。根据观测资料统计,大约有3%的恒星是白矮星,但理论分析与推算认为,白矮星应占全部恒星的10%左右。而太阳终究也将变成1颗白矮星。

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