天文学家观察到一颗孤立的白矮星LAWD37周围的光弯曲 _白矮星

天文学家观察到一颗孤立的白矮星LAWD37周围的光弯曲(Credit: NASA, ESA, Peter McGill (Univ. of California, Santa Cruz and University of Cambridge), Kailash Sahu (STScI), Joseph Depasquale (STScI))
据美国物理学家组织网（作者：Sarah Collins, University of Cambridge）：天文学家使用一种称为引力微透镜的效应直接测量了一颗死恒星的质量，这是阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论中首次预测到的，也是剑桥两位天文学家在100年前首次观测到的。
由剑桥大学领导的国际团队使用两台望远镜的数据测量了来自遥远恒星的光线如何围绕一颗被称为LAWD37的白矮星弯曲，从而导致这颗遥远恒星暂时改变了在天空中的视位置。
这是第一次在太阳以外的孤立恒星上检测到这种效应，也是第一次直接测量这种恒星的质量。这一结果发表在英国皇家天文学会月刊上。
LAWD37是一颗白矮星，是一颗像我们自己的恒星死亡的结果。当恒星死亡时，它停止燃烧燃料，并排出外层物质，只留下一个炽热、致密的核心。在这些条件下，我们所知道的物质的行为非常不同，并转变成一种叫做电子简并物质的物质。
“白矮星为我们提供了恒星演化的线索，有朝一日我们自己的恒星最终会变成白矮星，”该研究的主要作者彼得·麦吉尔博士说。麦吉尔现在在加州大学圣克鲁斯分校工作。
LAWD37已经被广泛研究，因为它离我们很近。这颗白矮星距离马斯卡星座15光年，是一颗大约11.5亿年前死亡的恒星的残骸。
麦吉尔说：“因为这颗白矮星离我们相对较近，我们已经获得了很多关于它的数据，我们已经得到了关于它光谱的信息，但谜题中缺少的部分是它的质量测量。” 。
质量是恒星演化中最重要的因素之一。对于大多数恒星物体，天文学家依靠强大的、通常未经测试的建模假设，间接推断质量。在可以直接推断质量的罕见情况下，物体必须有伴星，例如双星系统。但对于单个物体，如LAWD37 ，需要其他方法来确定质量。
麦吉尔和他的国际同事团队能够使用一对望远镜，即欧洲航天局的盖亚望远镜和哈勃太空望远镜，通过预测和观测爱因斯坦首次预测的天体测量效应，获得LAWD37的第一次精确质量测量。

Credit: NASA, ESA, Ann Feild (STScI)
爱因斯坦在《广义相对论》中预测，当一个巨大的致密物体经过一颗遥远的恒星之前时，恒星发出的光会因其引力场而在前景物体周围弯曲。这种效应被称为重力微透镜。1919年，剑桥的两位英国天文学家亚瑟·爱丁顿和皇家格林威治天文台的弗兰克·戴森首次在日食期间发现了这种效应，这是广义相对论的首次普遍确认。然而，爱因斯坦对太阳系以外的恒星可能检测到这种效应感到悲观。
2017年，天文学家在双星系统中的另一颗白矮星Stein 2051 b上检测到了这种引力微透镜效应，这标志着首次在太阳以外的恒星上检测到这种效应。现在，剑桥大学领导的团队已经检测到了LAWD37的影响，首次对单个白矮星进行了直接质量测量。
利用欧空局的盖亚卫星，天文学家们能够预测LAWD37的运动，并确定它与背景恒星对准的位置，从而检测到透镜信号。
使用盖亚数据，天文学家能够在正确的时间将哈勃太空望远镜指向正确的位置，以观察这一现象，这发生在2019年11月，距离著名的爱丁顿/戴森实验100年后。
由于背景恒星发出的光线非常微弱，天文学家面临的主要挑战是从噪声中提取透镜信号。麦吉尔说：“这些事件很罕见，影响很小。” 。“例如，我们测量的效应大小就像从地球上看月球上的汽车长度，比1919年日食时测量的效应小625倍。”
一旦他们提取出透镜信号，研究人员就能够测量背景源的天体偏转的大小，这与白矮星的质量成比例，并获得LAWD37的引力质量，即太阳质量的56% 。这与早期对LAWD37质量的理论预测一致，并证实了白矮星如何演化的当前理论。
McGill说：“LAWD37质量测量的精度使我们能够测试白矮星的质量-半径关系。” 。“这意味着在这颗死恒星内部的极端条件下测试物质的财产。”
研究人员表示，他们的研究结果为利用盖亚数据进行未来事件预测打开了大门，盖亚数据可以被天基天文台探测到，比如哈勃望远镜的继任者JWST 。麦吉尔说：“盖亚真的改变了游戏，能够使用盖亚的数据预测事件发生的时间，然后观察事件的发生，这令人兴奋。” 。“我们希望继续测量引力微透镜效应，并获得更多类型恒星的质量测量结果。”