讓愛因斯坦理論成真 天文學家用重力為星球"秤重"

新網記者麻念台台北特稿
2017/6/10 下午 06:43:04 / 天文地理

　稱重星星是很難的。事實上，二進制星是科學家可以直接衡量的唯一星星，但在愛因斯坦(Albert Einstein)1915年提出廣義相對論(general theory of relativity)後，天文學家首次成功利用相對論「秤」出了一顆星球的質量，讓「相對論」提出者愛因斯坦認為不可能做到的事成真。

《科學》雜誌報導天文學家首次成功利用相對論「秤」出了一顆星球的質量，讓「相對論」提出者愛因斯坦認為不可能做到的事成真。(歸鴻亭翻製)

　廣義相對論讓人類對宇宙的認識發生了革命性變化，其中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「微重力透鏡」(gravitational microlensing)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，後來科學家取名為稱「愛因斯坦環」(Einstein rings)，可利用偏移距離直接計算出前方星球的質量，被稱作「天體測量微透鏡」(astrometric microlensing)。但在1936年，愛因斯坦又認為由於星球相距遙遠，偏移效應非常非常微小，沒有直接觀測到這種現象的希望。

　《新聞周刊》(Newsweek)雜誌報導，美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)天文學家凱拉什•錢德拉•薩胡(Kailash Chandra Sahu)帶領的一個國際研究團隊，借助哈伯太空望遠鏡(HST)，搜尋超過5,000顆恆星，以便在兩顆恆星之間進行精確和輕微的這種非對稱對準，直接觀測到一顆白矮星(white dwarf)Stein 2051B的重力扭曲了其身後一顆星球的光線，並在此基礎上第一次成功測量出這顆白矮星的質量。

　薩胡表示，他的團隊利用哈伯太空望遠鏡的極好的角度分辨率來搜索他們正在尋找的準確對準，2051B是距離我們太陽第6個最近的白矮星，在2014年3月剛剛處於這個位置，測量出目標後的星球位置的微小變化，計算其質量約為我們太陽的68%，誤差範圍正負5.1%。

　《科學》(Science)雜誌介紹，英國萊斯特大學的天文學家馬丁•巴斯托(Martin Barstow)強調，這是廣義相對論一個世紀的好回報。

　天文學家已經看到許多重力彎曲光的例子，包括星系變形甚至更遠的星系，有時將它們伸展成圓形的「愛因斯坦環」。在我們自己的星系中，當一顆星在另一顆星的前面通過時，天文學家看到一個簡短的較近的星星作為鏡頭，使更遠的一個光線變亮，使其更多的光線向地球彎曲。這種稱為引力微透鏡的效應已被用於檢測外行星，並蒐尋暗物質，黑洞和褐矮星。

《新聞周刊》雜誌說明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「微重力透鏡」。(歸鴻亭翻製)

　巴斯托指出，薩胡團隊發現的Stein 2051 B對於白矮星的專家來說是一個謎，當星星燃燒了所有的燃料時，外殼留下了痕跡。從觀察其大小，溫度和它發出的光線，研究人員估計，Stein 2051 B是一種特殊的白矮星，應該重約0.68個太陽質量。但是，使用這種方法通過二進制星測量質量，其他研究人員將其與另外一個附近的星星Stein 2051 A配對，計算出只有0.5個太陽質量的重量。最新的計算將Stein 2051 B的質量確切地放在應該是它的位置，並且也使人懷疑A和B實際上是二進制對的想法。這對瞭解白矮星組成是一個很好的補充。

　這項研究也為研究星系的歷史與演化「打開了一個新的窗口」，因為白矮星是演化到末期的恆星都會成為白矮星，包括太陽在內，宇宙中至少97%的星球將成為或已成為白矮星，它們講述了我們的未來及我們的歷史。