爱因斯坦成功预言「微重力透镜」可帮星球秤重

▲「爱因斯坦环」(Einstein rings)与两颗星球组合起来好像一个笑脸。(图/翻摄自NASA官网

记者戴榕萱/综合报导

美国太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute,STScI)科学家哈伯太空望远镜(HST)直接观测到一颗白矮星重力「扭曲」了其身后星球的光线,以爱因斯坦在百年前提出的「广义相对论」基础来看,确实可以测量出白矮星的星球质量,严格验证了「微重力透镜」无误。

根据爱因斯坦在1915年提出的广义相对论当中,对天体物理学中有非常重要的应用,例如它预言了某些大质量恒星后,最造成「时空扭曲」以至于所有物质(包括光)都无法逃出这个「黑洞」。理论中更提到,光线在重力场中的偏折,就像形成一个「透镜」,出现所谓的「微重力透镜」(gravitational microlensing)。

▲星球的重力会使时空产生扭曲。(图/翻摄自雷射干涉仪重力波观测站官网Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory,LIGO)

这个基础下,前方星球与后方星球不成为一直线时,这个透镜效应会使人类看到的星球位置与实际位置是有偏移的,这被称为「天体测量微透镜」(astrometric microlensing),只是这个落差非常小,前方星球挡住后方星球的光线时,会形成一个光线圆环,这被称为「爱因斯坦环」(Einstein rings),英国科学家在一个全日蚀情景中验证了这项预测准确性。不过,当时爱因斯坦认为,「除了太阳以外,其他恒星应该没机会被观测这种景象」。

最新研究中,天文学家萨胡( Kailash Sahu)领导的研究团队利用哈伯太空望远镜的优异角解析度,在布满恒星中的宇宙观测「天体微透镜」的现象,突然发现一颗快速移动距离地球仅18光年的白矮星「Stein 2051 B」,于是他们从2013年观测到2015年,在白矮星的重力下,后方星球的位置与实际位置相距约2mas(milliarcsecond的缩写,毫弧秒或称为毫角秒),经过计算之后雨季质量误差约正负5.1%。

美国安柏瑞德航空大学的天文学家奥斯华特(Terry Oswalt)在《科学》杂志评论文章中提到,「爱因斯坦应该很自豪」,因为这次成果确实严格验证了关键的「天体测量微透镜」正确无误。

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