愛因斯坦成功預言「微重力透鏡」可幫星球秤重

▲▼ 「愛因斯坦環」(Einstein rings)。(圖/翻攝自NASA官網)

▲「愛因斯坦環」(Einstein rings)與兩顆星球組合起來好像一個笑臉。(圖/翻攝自NASA官網)

記者戴榕萱/綜合報導

美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute,STScI)科學家用哈伯太空望遠鏡(HST)直接觀測到一顆白矮星的重力「扭曲」了其身後星球的光線,以愛因斯坦在百年前提出的「廣義相對論」基礎來看,確實可以測量出白矮星的星球質量,嚴格驗證了「微重力透鏡」無誤。

根據愛因斯坦在1915年提出的廣義相對論當中,對天體物理學中有非常重要的應用,例如它預言了某些大質量恆星後,最造成「時空扭曲」以至於所有物質(包括光)都無法逃出這個「黑洞」。理論中更提到,光線在重力場中的偏折,就像形成一個「透鏡」,出現所謂的「微重力透鏡」(gravitational microlensing)。

▲重力波(圖/翻攝自雷射干涉儀重力波觀測站官網(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory,簡稱LIGO)

▲星球的重力會使時空產生扭曲。(圖/翻攝自雷射干涉儀重力波觀測站官網Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory,LIGO)

這個基礎下,前方星球與後方星球不成為一直線時,這個透鏡效應會使人類看到的星球位置與實際位置是有偏移的,這被稱為「天體測量微透鏡」(astrometric microlensing),只是這個落差非常小,前方星球擋住後方星球的光線時,會形成一個光線圓環,這被稱為「愛因斯坦環」(Einstein rings),英國科學家在一個全日蝕的情景中驗證了這項預測的準確性。不過,當時愛因斯坦認為,「除了太陽以外,其他恆星應該沒機會被觀測這種景象」。

最新研究中,天文學家薩胡( Kailash Sahu)領導的研究團隊,利用哈伯太空望遠鏡的優異角解析度,在佈滿恆星中的宇宙觀測「天體微透鏡」的現象,突然發現一顆快速移動、距離地球僅18光年的白矮星「Stein 2051 B」,於是他們從2013年觀測到2015年,在白矮星的重力下,後方星球的位置與實際位置相距約2mas(milliarcsecond的縮寫,毫弧秒或稱為毫角秒),經過計算之後雨季質量誤差約正負5.1%。

美國安柏瑞德航空大學的天文學家奧斯華特(Terry Oswalt)在《科學》雜誌的評論文章中提到,「愛因斯坦應該很自豪」,因為這次成果確實嚴格驗證了關鍵的「天體測量微透鏡」正確無誤。

▼影片取自Science Magazine YouTube,如遭刪除請見諒。

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