[科普中国]-如何测量恒星“精确体重”：利用天体之间的引力作用

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（TerryOswalt）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——Stein2051 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Stein2051B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 2051B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。编辑：p_xiaojtan