天文學(xué)家觀察到一顆孤立的白矮星LAWD37周圍的光彎曲(Credit: NASA, ESA, Peter McGill (Univ. of California, Santa Cruz and University of Cambridge), Kailash Sahu (STScI), Joseph Depasquale (STScI))
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（作者：Sarah Collins, University of Cambridge）：天文學(xué)家使用一種稱為引力微透鏡的效應(yīng)直接測量了一顆死恒星的質(zhì)量，這是觀察孤立阿爾伯特·愛因斯坦在他的廣義相對論中首次預(yù)測到的，也是到顆的白的光劍橋兩位天文學(xué)家在100年前首次觀測到的。
由劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的矮星國際團隊使用兩臺望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)測量了來自遙遠(yuǎn)恒星的光線如何圍繞一顆被稱為LAWD37的白矮星彎曲，從而導(dǎo)致這顆遙遠(yuǎn)恒星暫時改變了在天空中的周圍視位置。
這是彎曲第一次在太陽以外的孤立恒星上檢測到這種效應(yīng)，也是天文第一次直接測量這種恒星的質(zhì)量。這一結(jié)果發(fā)表在英國皇家天文學(xué)會月刊上。觀察孤立
LAWD37是到顆的白的光一顆白矮星，是矮星一顆像我們自己的恒星死亡的結(jié)果。當(dāng)恒星死亡時，周圍它停止燃燒燃料，彎曲并排出外層物質(zhì)，天文只留下一個熾熱、觀察孤立致密的到顆的白的光核心。在這些條件下，我們所知道的物質(zhì)的行為非常不同，并轉(zhuǎn)變成一種叫做電子簡并物質(zhì)的物質(zhì)。
“白矮星為我們提供了恒星演化的線索，有朝一日我們自己的恒星最終會變成白矮星，”該研究的主要作者彼得·麥吉爾博士說。麥吉爾現(xiàn)在在加州大學(xué)圣克魯斯分校工作。
LAWD37已經(jīng)被廣泛研究，因為它離我們很近。這顆白矮星距離馬斯卡星座15光年，是一顆大約11.5億年前死亡的恒星的殘骸。
麥吉爾說：“因為這顆白矮星離我們相對較近，我們已經(jīng)獲得了很多關(guān)于它的數(shù)據(jù)，我們已經(jīng)得到了關(guān)于它光譜的信息，但謎題中缺少的部分是它的質(zhì)量測量?！薄?br>質(zhì)量是恒星演化中最重要的因素之一。對于大多數(shù)恒星物體，天文學(xué)家依靠強大的、通常未經(jīng)測試的建模假設(shè)，間接推斷質(zhì)量。在可以直接推斷質(zhì)量的罕見情況下，物體必須有伴星，例如雙星系統(tǒng)。但對于單個物體，如LAWD37，需要其他方法來確定質(zhì)量。
麥吉爾和他的國際同事團隊能夠使用一對望遠(yuǎn)鏡，即歐洲航天局的蓋亞望遠(yuǎn)鏡和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，通過預(yù)測和觀測愛因斯坦首次預(yù)測的天體測量效應(yīng)，獲得LAWD37的第一次精確質(zhì)量測量。
Credit: NASA, ESA, Ann Feild (STScI)
愛因斯坦在《廣義相對論》中預(yù)測，當(dāng)一個巨大的致密物體經(jīng)過一顆遙遠(yuǎn)的恒星之前時，恒星發(fā)出的光會因其引力場而在前景物體周圍彎曲。這種效應(yīng)被稱為重力微透鏡。1919年，劍橋的兩位英國天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓和皇家格林威治天文臺的弗蘭克·戴森首次在日食期間發(fā)現(xiàn)了這種效應(yīng)，這是廣義相對論的首次普遍確認(rèn)。然而，愛因斯坦對太陽系以外的恒星可能檢測到這種效應(yīng)感到悲觀。
2017年，天文學(xué)家在雙星系統(tǒng)中的另一顆白矮星Stein 2051 b上檢測到了這種引力微透鏡效應(yīng)，這標(biāo)志著首次在太陽以外的恒星上檢測到這種效應(yīng)?，F(xiàn)在，劍橋大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團隊已經(jīng)檢測到了LAWD37的影響，首次對單個白矮星進行了直接質(zhì)量測量。
利用歐空局的蓋亞衛(wèi)星，天文學(xué)家們能夠預(yù)測LAWD37的運動，并確定它與背景恒星對準(zhǔn)的位置，從而檢測到透鏡信號。
使用蓋亞數(shù)據(jù)，天文學(xué)家能夠在正確的時間將哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向正確的位置，以觀察這一現(xiàn)象，這發(fā)生在2019年11月，距離著名的愛丁頓/戴森實驗100年后。
由于背景恒星發(fā)出的光線非常微弱，天文學(xué)家面臨的主要挑戰(zhàn)是從噪聲中提取透鏡信號。麥吉爾說：“這些事件很罕見，影響很小?！?。“例如，我們測量的效應(yīng)大小就像從地球上看月球上的汽車長度，比1919年日食時測量的效應(yīng)小625倍?！?br>一旦他們提取出透鏡信號，研究人員就能夠測量背景源的天體偏轉(zhuǎn)的大小，這與白矮星的質(zhì)量成比例，并獲得LAWD37的引力質(zhì)量，即太陽質(zhì)量的56%。這與早期對LAWD37質(zhì)量的理論預(yù)測一致，并證實了白矮星如何演化的當(dāng)前理論。
McGill說：“LAWD37質(zhì)量測量的精度使我們能夠測試白矮星的質(zhì)量-半徑關(guān)系。”。“這意味著在這顆死恒星內(nèi)部的極端條件下測試物質(zhì)的財產(chǎn)?！?br>研究人員表示，他們的研究結(jié)果為利用蓋亞數(shù)據(jù)進行未來事件預(yù)測打開了大門，蓋亞數(shù)據(jù)可以被天基天文臺探測到，比如哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼任者JWST。麥吉爾說：“蓋亞真的改變了游戲，能夠使用蓋亞的數(shù)據(jù)預(yù)測事件發(fā)生的時間，然后觀察事件的發(fā)生，這令人興奮?！薄！拔覀兿Ｍ^續(xù)測量引力微透鏡效應(yīng)，并獲得更多類型恒星的質(zhì)量測量結(jié)果?！?