【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】為了研究宇宙中最遙遠的天體，天文學家通常依靠一種被稱為引力透鏡的技術。根據愛因斯坦廣義相對論的原理，這項技術依賴於物質的大量分布(如星系團或恆星)來放大來自遠處物體的光，從而使它看起來更亮更大。然而近年來，天文學家也發現了這種技術的其他用途。例如哈佛-史密森天體物理中心(CfA)的一組科學家最近決定，引力透鏡也可以用來測定白矮星的質量。
引力透鏡的技術依賴於觀察者和物體之間存在的大量物質，以放大來自該物體的光。圖片版權：NASA
這一發現可能會導致天文學領域的一個新時代，在那裡可以確定質量較弱的物體。這項研究將他們的研究結果詳細描述出來，標題為「預測恆星殘骸的引力透鏡效應」，這一研究在英國皇家天文學會的月刊上發表。該研究由CfA的Alexander J. Harding領導，包括Rosanne Di Stefano和Claire Baker(也來自CfA)，以及來自南安普頓大學、喬治亞州立大學、奈及利亞大學和康奈爾大學的成員。
簡單地說確定天體的質量是天文學家面臨的最大挑戰之一。到目前為止最成功的方法依賴於雙星系統，因為這些系統的軌道參數依賴於兩個物體的質量。不幸的是處於恆星演化末期的星體——如黑洞、中子星或白矮星——往往過於微弱或孤立，無法被探測到。這是不幸的，因為這些物體要對許多戲劇性的天文事件負責。這些包括物質的吸積，高能輻射的發射，引力波，伽馬射線爆發，或超新星。
哈勃望遠鏡拍攝的白矮星I12506+4110E(明亮的物體，在這張底片上看到的黑色)和它的場，其中包括兩個遙遠的恆星PM12-MLC1&2。圖片版權：Harding et al./NASA/HST
許多這樣的事件對天文學家來說仍然是個謎，或者對它們的研究還處於起步階段，即引力波。在他們的研究中：引力透鏡提供了另一種測量質量的方法。它的優點是只依賴於背景光源的光，因此即使是深色鏡片也可以使用。事實上由於透鏡的光會干擾透鏡效應的檢測，所以緊湊的物體是理想的透鏡。
隨著進入狀態，迄今為止發現的18000個透鏡事件中，大約有10%到15%被認為是由緻密物體引起的。然而科學家們無法分辨出這些被檢測到的事件中哪一個是由緻密透鏡引起的。研究小組試圖通過識別當地的緊湊型物體來解決這個問題，並預測他們何時會產生透鏡效應，以便研究。
動畫顯示白矮星斯坦2051B在一個遙遠的背景恆星前面經過。圖片版權：NASA
通過聚焦在太陽附近的預先選定的緊湊型物體，確保透鏡事件將由白矮星、中子星或黑洞引起，此外鏡頭的距離和適當的運動可以在事件之前準確地測量，或者在事後進行。有了這些信息，lensing light曲線就能精確測量鏡頭的質量。最後研究小組決定，可以從數千個本地對象中預測lensing事件。其中包括250顆中子星，5個黑洞，大約35000個白矮星。中子星和黑洞是一個挑戰，因為已知的種群太小，它們的運動和/或距離通常不為人所知
但在白矮星的情況下，作者預計它們將在未來提供許多透鏡機會。根據白矮星在天空的一般運動得到了一個統計數據，估計每十年將會有30-50個透鏡事件發生，這可能是由哈勃太空望遠鏡，歐洲航天局的蓋亞任務，或者NASA的詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)發現的。就像他們在結論中陳述的那樣：在接下來的十年裡，蓋亞和赫斯特都可以觀測到白矮星所產生的透鏡效應。
光度計事件將會發生，但要探測到它們，就需要觀察成百上千個遙遠的白矮星的位置。當我們了解到大量白矮星的位置、距離和適當的運動時，通過諸如蓋亞的研究調查，通過不斷的和新的廣域調查，情況將繼續改善。天文學的未來確實是光明的。在改進技術、方法和部署下一代空間和地面望遠鏡的過程中，可以看到和學習更多的機會。
知識：科學無國界，博科園-科學科普參考：CfA, MNRAS作者：Matt Williams內容：經「博科園」判定符合今主流科學來自：Universe Today編譯：中子星審校：博科園解答：本文知識疑問可於評論區留言傳播：博科園