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如何测量恒星“精确体重”:利用天体之间的引力作用

游客 2017-06-20 08:17:50    201231 次浏览
如何测量恒星“精确体重”:利用天体之间的引力作用该图像显示了一颗白矮星的引力如何扭曲空间,弯曲一颗更遥远天体的光线路径。

新浪科技讯 北京时间6月20日消息,据国外媒体报道,一些体积庞大的恒星距离地球数万亿公里,但从地球角度进行观测,它们是夜空中微小的发光星星。在一项最新研究中,天文学家能够测量邻近白矮星的“精准体重”,白矮星是进入生命循环末期的恒星,科学家是如何精确测量数光年之外恒星的质量呢?

美国安柏瑞德航空大学工程物理学教授特里·奥斯华尔特(Terry Oswalt)说:“测量恒星、行星和星系质量的唯一方法是通过它们与其它天体之间的引力影响。”这项最新研究报告发表在近期出版的《科学》杂志上,奥斯华尔特对该研究报告进行了评论说明。

也就是说,如果一颗卫星环绕木星,通过测量行星对卫星轨道的引力效应可以评估出木星质量。这样的测量也可以应用于恒星,像美国宇航局开普勒太空望远镜等灵敏仪器,当行星环绕恒星运行时牵引恒星,可以测量恒星速度的微小变化,能够从另一个角度探测环绕恒星运行的行星。这些测量数据能够向研究人员提供关于恒星质量的重要信息。

奥斯华尔特指出,当两颗恒星彼此环绕运行,就像双星一样,天文学家使用多普勒效应能够测量它们的运动,多普勒效应与警察的雷达枪具有类似的原理,然而这项技术要求观测天体目标。基于光谱我们可以间接地评估恒星的质量,但是这依据于恒星大气层模型,科学家很难预测其正确性。

目前,这项最新技术可使天文学家评估出恒星和其它天体的质量,其中包括:本质上昏暗的白矮星、黑洞和流浪行星,通过望远镜很难对它们进行观测。美国太空望远镜科学研究所的天文学家负责这项研究,他们证实了如何测量一颗邻近白矮星——Stein 2051 B,该技术依赖于引力对光线产生的影响。

奥斯华尔特说:“在著名的E =mc^2等式中,爱因斯坦假设能量和质量具有等价性,光线是微小的能量,并且具有极少质量,但是它也能受到引力作用的影响。”

爱因斯坦还预测到一颗遥远恒星周围掠过天体,受天体引力牵引作用,恒星光线将产生轻微弯曲。为了观测这一效应,这个天体必须具有接近完美的精确性,这是非常罕见的。奥斯华尔特解释称,当背景恒星光线掠过白矮星Stein 2051 B时,光线直线方向被弯曲,将意味着光线来自于不同的方向,使得白矮星缓慢掠过背景恒星,好像背景恒星在空中制造了一个小圈。

奥斯华尔特强调称,基本原理是背景恒星位置产生的明显偏差将直接表明了白矮星Stein 2051 B的质量和引力,以及这两颗天体的“亲密程度”。这种效应叫做“引力微透镜效应”,对于遥远天体,引力起到放大镜的作用,能够弯曲恒星光线,因此恒星光线出现了闪烁。(叶倾城)

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