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天文学家用引力为星球称重 爱因斯坦曾认为不可能
来源:新华社     日期:2017/06/09    字体:【】【】【

新华社华盛顿6月7日电(记者林小春)在爱因斯坦广义相对论提出100余年后,天文学家第一次成功利用相对论“称”出了一颗星球的质量,让相对论提出者爱因斯坦本人曾认为不可能做到的事成为现实。

美国太空望远镜科学研究所天文学家凯拉什·萨胡领衔的一个国际科研小组7日在美国《科学》杂志上说,借助哈勃太空望远镜,他们直接观测到一颗白矮星的引力扭曲了其身后一颗星球的光线,并在此基础上第一次成功测量出这颗白矮星的质量。

“爱因斯坦应该会自豪,”美国恩布里-里德尔航空大学天文学家特里·奥斯沃尔特在《科学》配发的评论文章中写道,“他的一个关键预测通过了非常严格的观测性测试。”

爱因斯坦1915年提出的广义相对论让人类对宇宙的认识发生了革命性变化。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,当前景星球与后方星球不完全成一条直线时,“引力透镜”效应会导致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“天体测量透镜”。可是,1936年,爱因斯坦又补充说,由于星球相距遥远,“没有直接观测到这种现象的希望”。

在最新研究中,萨胡等人利用哈勃望远镜的优异角分辨率,在5000多颗恒星中寻找“天体测量透镜”。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。

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68%。

奥斯沃尔特说,这项研究“为确定我们不容易通过其他方式测量的物体的质量提供了一个新工具”。

此外,这项研究也为研究星系的历史与演化“打开了一个新的窗口”,因为白矮星是演化到末期的恒星,“包括太阳在内,宇宙中至少97%的星球将成为或已成为白矮星——它们讲述了我们的未来以及我们的历史”。

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