科學家在研究白矮星時,觀測到的現象再次佐證了愛因斯坦的廣義相對論。
天文學家很早就對白矮星的質量和半徑根據廣義相對論進行了理論計算,但之前一直沒有觀測到。近來,他們觀測到,隨著白矮星不斷地增加質量,它開始向內坍塌。
在這一研究項目中,研究者使用了新的方法,來收集成千上萬的觀測白矮星的數據,數據再一次佐證了愛因斯坦廣義相對論的正確性。
當太陽這樣的恆星,核聚變用完了燃料時,它們會損失其外層,核心會坍縮到地球那麼大,核心就成為了白矮星。
隨著白矮星的繼續坍塌,白矮星會變成中子星,它是非常緻密的恆星屍體,一般半徑不會超過30千米。
白矮星質量和半徑的關係,在19世紀40年代就已經被計算出來了。白矮星的質量在增加的同時,體積卻在坍塌縮小。它坍縮的時候,電子卻在增加。
這一理論是與量子力學結合後,物理學關於運動和亞原子粒子間相互作用的基本理論,這也是愛因斯坦相對論的一部分,它解決了重力效應的問題。
白矮星質量與半徑的關係是神奇的量子力學和重力的結合,它與我們的傳統認知有一點偏差,因為我們一般認為質量越大的時候,它的體積也會變大。
在這個研究中,研究團隊運用從斯隆數字巡天和蓋亞太空望遠鏡觀測到的數據,重點觀測,研究了3000個白矮星。
研究團隊測量了重力紅移效應,它是重力對於光的影響。當一束光遠離一個觀測者,光的波長相對於觀測者變長了,它看起來變成了紅光。
在白矮星的形成過程中,星球變得越來越小,但質量卻變得越來越大,所以重力的紅移現象變得越來越明顯。通過觀察重力紅移,他們確定了白矮星的徑向速度。
徑向速度是觀測星球和太陽的距離變化,以此來確定星球是向太陽方向移動還是遠離太陽。通過確定了被觀測星球的徑向速度,他們就能夠確定星球質量的變化。
科學家說,這個理論存在很長時間了,這次研究的重大意思在於,研究的數據是前所未有的龐大,並且計算的結果是非常精確的。隨著計算機和大數據分析的不斷發展,這個理論提供的方法,可以作為工具來研究星球了。
科學家說,在這個研究中使用的方法,它將一個理論變成了可觀測到的現象。另外它可以被用來研究更多的星球,並且可以幫助天文學家分析白矮星的化學構成。