如何測量恆星「精確體重」？利用天體之間的引力作用

該圖像顯示了一顆白矮星的引力如何扭曲空間，彎曲一顆更遙遠天體的光線路徑。

一些體積龐大的恆星距離地球數萬億公里，但從地球角度進行觀測，它們是夜空中微小的發光星星。在一項最新研究中，天文學家能夠測量鄰近白矮星的「精準體重」，白矮星是進入生命循環末期的恆星，科學家是如何精確測量數光年之外恆星的質量呢？

美國安柏瑞德航空大學工程物理學教授特里·奧斯華爾特（Terry Oswalt）說：「測量恆星、行星和星系質量的唯一方法是通過它們與其它天體之間的引力影響。」這項最新研究報告發表在近期出版的《科學》雜誌上，奧斯華爾特對該研究報告進行了評論說明。

也就是說，如果一顆衛星環繞木星，通過測量行星對衛星軌道的引力效應可以評估出木星質量。這樣的測量也可以應用於恆星，像美國宇航局開普勒太空望遠鏡等靈敏儀器，當行星環繞恆星運行時牽引恆星，可以測量恆星速度的微小變化，能夠從另一個角度探測環繞恆星運行的行星。這些測量數據能夠向研究人員提供關於恆星質量的重要信息。

奧斯華爾特指出，當兩顆恆星彼此環繞運行，就像雙星一樣，天文學家使用多普勒效應能夠測量它們的運動，多普勒效應與警察的雷達槍具有類似的原理，然而這項技術要求觀測天體目標。基於光譜我們可以間接地評估恆星的質量，但是這依據於恆星大氣層模型，科學家很難預測其正確性。

目前，這項最新技術可使天文學家評估出恆星和其它天體的質量，其中包括：本質上昏暗的白矮星、黑洞和流浪行星，通過望遠鏡很難對它們進行觀測。美國太空望遠鏡科學研究所的天文學家負責這項研究，他們證實了如何測量一顆鄰近白矮星——Stein 2051 B，該技術依賴於引力對光線產生的影響。

奧斯華爾特說：「在著名的E =mc^2等式中，愛因斯坦假設能量和質量具有等價性，光線是微小的能量，並且具有極少質量，但是它也能受到引力作用的影響。」

愛因斯坦還預測到一顆遙遠恆星周圍掠過天體，受天體引力牽引作用，恆星光線將產生輕微彎曲。為了觀測這一效應，這個天體必須具有接近完美的精確性，這是非常罕見的。奧斯華爾特解釋稱，當背景恆星光線掠過白矮星Stein 2051 B時，光線直線方向被彎曲，將意味著光線來自於不同的方向，使得白矮星緩慢掠過背景恆星，好像背景恆星在空中製造了一個小圈。

奧斯華爾特強調稱，基本原理是背景恆星位置產生的明顯偏差將直接表明了白矮星Stein 2051 B的質量和引力，以及這兩顆天體的「親密程度」。這種效應叫做「引力微透鏡效應」，對於遙遠天體，引力起到放大鏡的作用，能夠彎曲恆星光線，因此恆星光線出現了閃爍。（葉傾城）

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