宇宙錯(cuò)覺“引力透鏡”：愛因斯坦預(yù)言恒星質(zhì)量！

白矮星Stein 2051 B距離地球大約18光年，過去一百多年來，對(duì)它的質(zhì)量測(cè)量已經(jīng)成為天文學(xué)上爭(zhēng)論的話題之一?，F(xiàn)在，一群天文學(xué)家利用愛因斯坦最初預(yù)言過的一種宇宙現(xiàn)象，對(duì)這顆白矮星進(jìn)行了一次精確測(cè)量，解決了這一百年?duì)幷摗?/p>

研究人員選擇了Stein 2051 B遮蔽另一顆恒星——距離地球更加遙遠(yuǎn)——的時(shí)機(jī)，利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)其進(jìn)行了觀測(cè)，以此計(jì)算出了這顆白矮星的質(zhì)量。在遮蔽過程中，背景恒星在天空中的位置似乎出現(xiàn)了非常細(xì)微的偏移，但它的實(shí)際位置其實(shí)完全沒有改變。

這種宇宙視錯(cuò)覺被稱為“引力透鏡”。天文學(xué)家已經(jīng)在宇宙中多次觀測(cè)到了引力透鏡效應(yīng)，尤其是在星系、星系團(tuán)和黑洞等特別巨大的天體附近。引力透鏡效應(yīng)的出現(xiàn)是由于巨大天體會(huì)導(dǎo)致附近的空間出現(xiàn)扭曲，來自更遙遠(yuǎn)天體的光線在經(jīng)過時(shí)就像通過透鏡一樣發(fā)生彎曲。在一些情況下，引力透鏡會(huì)使背景恒星看起來像發(fā)生了位移。事實(shí)上，這就像把鉛筆放到裝水的水杯里，水面上和水面下的部分會(huì)因?yàn)楣獾恼凵涠霈F(xiàn)錯(cuò)位。

愛因斯坦曾經(jīng)預(yù)言，這種位移可以用來測(cè)量單個(gè)恒星的質(zhì)量，因?yàn)楸尘昂阈堑奈恢闷瞥潭热Q于前景恒星的質(zhì)量。但是，當(dāng)時(shí)的望遠(yuǎn)鏡達(dá)不到足夠的靈敏度，無法實(shí)現(xiàn)愛因斯坦的這一預(yù)言。

參與此次研究的科學(xué)家表示，此前還沒有人利用背景恒星的位移計(jì)算過單個(gè)恒星的質(zhì)量。事實(shí)上，科學(xué)家對(duì)恒星之間的位移進(jìn)行測(cè)量的例子只有一次：1919年的日全食期間，科學(xué)家觀察到太陽使幾顆背景恒星出現(xiàn)了位移。當(dāng)時(shí)之所以能觀察到這一現(xiàn)象，只是因?yàn)樘柼咏厍颉?/p>

此次新研究的結(jié)果在線發(fā)表在近期的《科學(xué)》（Science）雜志上。

宇宙透鏡

根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論，空間是有彈性的，而不是固定不變，并且大型物體（比如恒星）可以造成空間的扭曲，就像保齡球在柔軟墊子上造成的曲面。物體使時(shí)空扭曲的程度取決于物體的質(zhì)量（同樣的，更重的保齡球在墊子上壓出來的痕跡就越深）。

光線通常在真空中以直線傳播，但如果光線經(jīng)過一個(gè)巨大的物體，那它的軌跡看起來就會(huì)像道路的拐彎一樣，偏離原先的直線。愛因斯坦指出，這種偏斜會(huì)將更多的光線傳遞給觀察者，類似于用放大鏡將散射的陽光聚焦到一個(gè)點(diǎn)上。這種效應(yīng)會(huì)使背景天體看起來更加明亮，或者在前景天體上形成一個(gè)亮環(huán)——愛因斯坦環(huán)（Einstein ring）。