首先,爱因斯坦相对论实验用来测量恒星的质量

如题所述

第1个回答  2022-10-10
这张图片显示了一个爱因斯坦环(右中),当一个巨大的物体像一个透镜一样从背景物体向观察者照射光线时,就会出现这个环。这种现象被称为引力透镜,最近首次用于测量单个恒星的质量。ESA/Hubble&NASA)

距地球18光年的白矮星Stein 2051 B的质量一个多世纪以来一直是一个争议的话题。现在,一组天文学家终于对这颗恒星的质量进行了精确的测量,并利用阿尔伯特爱因斯坦首次预言的宇宙现象解决了一场长达100年的争论。

研究人员利用哈勃太空望远镜的精确定时观测计算了这颗恒星的质量,哈勃太空望远镜研究了斯坦因2051b从地球上看,使另一颗更遥远的恒星黯然失色。在这次凌日中,背景恒星似乎改变了它在天空中的位置,虽然它在天空中的实际位置根本没有改变,但它向侧面移动的速度非常小。

这种宇宙光学错觉被广泛称为引力透镜效应,它的影响在整个宇宙中都被广泛观察到,特别是接近非常大的物体,比如整个星系。这种效果的产生是因为一个巨大的物体扭曲了它周围的空间,就像一个非常大的透镜,弯曲了来自更遥远物体的光的路径。在某些情况下,这会造成背景恒星被置换的错觉。[爱因斯坦的相对论解释(信息图表)]

(水也能产生这种位移错觉;试着把铅笔放在一杯水里,注意,铅笔的水下部分似乎与干的部分断开了。

爱因斯坦预言,这些位移事件可以用来测量单个恒星的质量。这是因为背景星位置偏移的程度取决于前景星的质量。但当时的望远镜缺乏实现这一梦想的灵敏度。

这项新工作背后的科学家说,此前,没有人用背景恒星的位移来计算单个恒星的质量。事实上,科学家们测量单个恒星之间位移的例子只有一个:在1919年的日全食期间,科学家们看到太阳移动了一些背景恒星。这种测量是可能的,因为太阳离地球很近。“KDSPE”“KDSPs”一篇描述新工作的论文今天发表在《科学》杂志上。“KDSPE”“KDSPs”“KDSPE”。这个图解说明了物体的引力,如白矮星,扭曲空间并弯曲来自较远对象的光线路径。(图像信用:ESA/哈勃和NASA)宇宙透镜“KDSPS”爱因斯坦的广义相对论假设空间是柔性而不是固定的,而巨大的物体(如恒星)在空间中产生曲线,有点像保龄球在床垫表面产生曲线。物体扭曲时空的程度取决于物体的质量(类似地,一个较重的保龄球会在床垫上留下较深的印记)。

光线通常以直线穿过空旷的空间,但如果光线靠近一个大质量物体,恒星在空间中形成的曲线就像一个弯曲在道路上,导致光线偏离原来的直线路径。

爱因斯坦表明,这种偏转可以将更多的光指向观察者,类似于放大镜如何将漫反射的太阳光聚焦到一个单一的点上。这种效果会使背景对象看起来更亮,或者在前景对象周围创建一个称为爱因斯坦环的明亮光环。“KDSPE”“KDSPs”天文学家观察到了爱因斯坦环和“明亮事件”,当巨大的前景透镜,像整个星系一样,产生了这种现象。这些也在银河系的平面上被观察到,在那里准确地说,它会让天体物理学家回到绘图板上,找出这样一个物体是如何形成的。萨胡说,天文学家意识到他们对斯坦2051b质量的测量可能是不正确的,但他们无法确定。

通常,测量恒星质量的唯一方法是观察它如何与另一个大质量天体相互作用。例如,在双星相互环绕的双星系统中,较重的恒星将对较轻恒星的运动产生很大影响,通过观察两颗恒星随时间的相互作用,科学家可以计算出越来越多的恒星质量的具体值。Stein 2051 B有一个伴星,但两个天体的轨道相距甚远,所以它们对彼此的影响很小。

新的结果表明stein2051b实际上是一个非常正常的白矮星,它正好符合Sahu所说的公认的形成理论。萨胡说,它的质量约为太阳质量的0.68倍,这表明它是由一颗质量约为太阳质量2.3倍的恒星形成的。这与之前的测量结果相比较,前者将白矮星的质量定为太阳质量的0.5倍。他补充说,没有多少白矮星的质量和半径都被精确测量过,

“这证实了白矮星的质量-半径关系。”[天体物理学家]一直在使用这个理论,很高兴知道它是在坚实的基础上。

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