愛因斯坦的預言又被證明是對的！科學家用相對論來給恆星稱重

06-16

在100多年前，愛因斯坦首次提出廣義相對論之後，他預言使用引力可以給遙遠的恆星稱重，但他又表示「沒有直接觀測到這種現象的希望」。然而，現在天文學家已經在現實中觀測到了愛因斯坦的預言，並且用它來解決白矮星的質量之謎，這在以前只有在理論上才有可能。新的發現為理解星系（包括我們銀河系）的演化開闢了新的道路，同時也為確定不容易用其他方法測量的天體的質量提供了一個新工具。

引力透鏡是愛因斯坦廣義相對論的一個關鍵預言，當光經過大質量天體附近時將會發生彎曲。這種現象在1919年的日全食中首次被測試，結果發現恆星光穿過太陽引力場時發生的彎曲與愛因斯坦的預言相符，這是廣義相對論的第一個證據。

愛因斯坦後來又進一步提出，當一顆遙遠恆星的光被行進方向上的恆星引力場彎曲時，它就會變得更亮。因為大質量天體周圍的彎曲空間就像一個巨型放大鏡，光線被重新匯聚在一起。在地球上，如果背景恆星、前景恆星與我們成一條直線，我們就會觀測到微引力透鏡效應——愛因斯坦環，一個完美的光環。

愛因斯坦環

然而，由於恆星之間的距離相隔很遠，所以看到如此精確對準的幾率很小。不過，再一次毫無懸念，愛因斯坦又是對的。天文學家已經多次觀測到愛因斯坦環，但還沒有在天空中看到完美的環形。

儘管上個世紀的技術進步，我們也沒能看到另一面：一個不對稱的愛因斯坦環。當兩顆恆星沒有完全對齊時，就會出現這種情況，造成背景恆星的位置已經移動的錯覺。在愛因斯坦的預言中，這種現象被稱為天體測量透鏡。

但由於哈勃太空望遠鏡的高角解析度，天文學家終於在除太陽以外的恆星中觀測到這種非對稱現象。該研究作者、安柏瑞德航空航天大學的天文學家Terry Oswalt博士指出，這種光環及其亮度都太小了，很難進行測量，但是它的不對稱性導致了遙遠恆星偏離其真實位置。

在這項剛剛發表於《科學》（Science）雜誌的新研究中，天文學家搜尋了超過5000顆恆星，最終找到了這種沒有對齊的排列。最終天文學家鎖定了一顆編號為Stein 2051 B的白矮星，他正好在2014年3月與一顆遙遠恆星呈不對齊排列。由於背景恆星的明顯位移，天文學家得以用來測量這顆白矮星的質量，結果大約是我們太陽質量的68%。

在此之前，科學家一直無法弄清楚Stein 2051 B的質量和組成。一個多世紀以來，人們認為，這顆恆星（離太陽最近的第六顆白矮星）擁有不同尋常的成分、低質量以及鐵核心。但新的研究結果表明，神秘的Stein 2051 B實際上類似於普通的白矮星，質量相對較高，並且是碳氧核心。

星系中至少有97%的恆星是白矮星，或者是在成為白矮星的路上。我們的太陽在50億年後，最終也將演變成白矮星。它們代表著恆星演化過程的盡頭，並對宇宙的過去和未來提供一張快照。因為白矮星是前幾代恆星的化石，所以它是了解我們自己星系的歷史和演化的關鍵。

隨著一些大規模的巡天調查的進行，天文學家將會使用天體透鏡來捕獲更多的罕見天文事件。相對而言，愛因斯坦確實會感到自豪。