NASA首次「稱」出了一顆白矮星的質量

Stein 2051 B是一顆位於鹿豹座中的白矮星。圖片來源：STSI

美國宇航局（NASA）的哈勃太空望遠鏡日前發現了由附近一顆白矮星引力而產生的光彎曲——這是天文學家第一次在太陽以外的恆星周圍觀測到這種扭曲現象。這一發現也再次證實了愛因斯坦的廣義相對論。同時，在廣義相對論提出100多年後，天文學家第一次成功利用它「稱」出了一顆恆星的質量。

由馬里蘭州巴爾的摩市空間望遠鏡科學研究所天文學家Kailash Sahu率領的一個研究團隊觀測發現，當一顆遙遠恆星發出的光線射向地球觀測者時，隨著其在一顆白矮星附近產生的光彎曲，這顆恆星的位置也發生了輕微晃動。這一扭曲的數量使得研究人員能夠直接計算出這顆白矮星的質量——大約相當於太陽質量的67%。

並未參與該項研究的英國考文垂市華威大學天體物理學家Pier-Emmanuel Tremblay表示：「這是一項難度很大的觀測，最終取得了很好的結果。」

研究人員在最新出版的《科學》雜誌上報告了這一發現，同時在6月7日於得克薩斯州奧斯汀市召開的美國天文學會會議上報告了該成果。

愛因斯坦1915年提出的廣義相對論讓人類對宇宙的認識發生了革命性變化。其一個關鍵預測是，距地球較近的星球會如同放大鏡一般扭曲來自它身後遙遠星球的光線，出現所謂「引力透鏡」現象。當前方星球正好擋住後方星球時，光線圍繞前方星球構成一個圓環，人稱「愛因斯坦環」。1919年，英國科學家在日全食觀測中驗證了這一預測的正確性。

愛因斯坦還預測，當前方星球與後方星球不完全成一條直線時，「引力透鏡」效應會導致後方星球稍稍偏移實際位置，並可利用偏移距離直接計算出前方星球的質量，被稱作「天體測量透鏡」。可是，1936年，愛因斯坦又補充說，由於星球相距遙遠，「沒有直接觀測到這種現象的希望」。

在最新研究中，Sahu等人利用哈勃望遠鏡的優異角解析度，在5000多顆恆星中尋找「天體測量透鏡」。他們意識到，一顆快速移動的白矮星Stein 2051 B恰好符合這種定位，於是在2013年至2015年間8次把哈勃望遠鏡對準這顆星球。Stein 2051 B距離地球約17光年，是第六近的白矮星。

研究顯示，在這顆白矮星的引力作用下，其身後的星球的觀測位置與實際位置相距約2毫弧秒，據此可計算白矮星的質量相當於太陽質量的67%。

Sahu的研究團隊如今已經開始了另一個項目，用比鄰星（距離地球約4光年，是最近的恆星）尋找這一現象。研究人員已經利用哈勃太空望遠鏡獲得了一些觀測結果，Sahu說。

白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的恆星。因為它的顏色呈白色、體積比較小，因此被命名為白矮星。白矮星是演化到末期的恆星，主要由碳構成，外部覆蓋一層氫氣與氦氣。白矮星在億萬年的時間裡逐漸冷卻、變暗，它體積小，亮度低，但密度高，質量大。根據觀測資料統計，大約有3%的恆星是白矮星，但理論分析與推算認為，白矮星應佔全部恆星的10%左右。而且太陽最終也將會變為一顆白矮星。

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