“微引力透镜”效应应用的新发现

文章作者:lili | 2016-11-12
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微引力透镜是是发生在恒星天体中的引力透镜现象。与发生在星系尺度上的引力透镜现象相比,微引力透镜的源天体质量很小,光的偏转要小得多,通常情况下难以直接观测到微引力透镜所成的像,而只能观察到光度在瞬间增强的现象。银河系存在相当数量的恒星级黑洞褐矮星红矮星白矮星行星等较暗弱的天体,它们造成的微引力透镜现象能够在短时间内令背景光发生畸变。因此微引力透镜为研究这些天体提供了非常重要的手段。

 

 

微引力透镜技术发现银河系中行星很普遍

微引力透镜法示意图

科学家采用微引力透镜技术测量了银河系中的行星数量,发现银河系中普遍存在行星。美国宇航局的斯必泽太空望远镜和雨燕太空望远镜利用微引力透镜效应,发现一颗遥远恒星收到其它天体引力场而使得其背景场光发现畸变。由此成功发现该褐矮星。

天文学家利用“微引力透镜”效应发现褐矮星

斯必泽和雨燕是在得到了地面微引力透镜观测仪器的提醒之后才发现了这个微引力透镜现象,这颗名为OGLE-2015-BLG-1319的褐矮星标志着首次由两个太空望远镜共同合作观测到的微引力透镜现象

据国外媒体报道,在一次史无前例的合作中,NASA的斯必泽(Spitzer)太空望远镜和雨燕(Swift)太空望远镜协力观测到了一起微引力透镜现象,也就是一颗遥远的恒星受到其前方天体的引力场作用而发光的现象。微引力透镜现象有助于发现围绕恒星运转的小质量天体,例如行星。在本次观测中,科学家们发现了一颗褐矮星。褐矮星是质量介于最小恒星与最大行星之间的天体,最大质量可以达到木星的80倍。

褐矮星的内核密度不大,无法像恒星那样通过核聚变产生足够的能量。科学家们发现,质量约等于太阳的恒星中,只有不到1%的恒星3AU内有褐矮星围绕着运转,这种现象被称为“褐矮星沙漠”。这次发现的这颗褐矮星,或许就是出于这种沙漠中。斯必泽和雨燕是在得到了地面微引力透镜观测仪器的提醒之后才发现了这个微引力透镜现象,这颗名为OGLE-2015-BLG-1319的褐矮星标志着首次由两个太空望远镜共同合作观测到的微引力透镜现象。

NASA喷气推进实验室的Yossi Shvartzvald表示,我们想知道褐矮星是如何在恒星周围形成的,以及为什么它们与主恒星之间都隔着那么远的距离。也许,这个“沙漠”并不像我们想象的那么“干燥”。微引力透镜是什么?科学家认为微引力透镜现象是指,以背景恒星作为光源,当一个大质量天体经过观察者与背景恒星之间时,由于大质量天体的引力作用会扭曲光线,并产生聚光现象,使得背景恒星变得更亮。根据经过天体的质量与所处位置的不同,背景恒星甚至可以变亮上千倍。

想要更好地了解这种透镜系统,其中一个方法便是从不同的角度来观测微引力透镜效应。通过数个望远镜记录背景恒星的发光现象,科学家们能利用“视差”效应更好地了解微引力透镜效应。例如,当你在鼻子正前方竖起大拇指,然后闭上左眼,大拇指看起来向右移动了;睁开左眼闭上右眼,大拇指看起来又向左移动了,但若两只眼睛都睁开,大拇指还是原地不动。在观测微引力透镜效应中,从不同角度观测同一个现象能体现出非常独特的模式。Shvartzvald表示,我们可以利用这种方式来计算天体质量与其距离之间的关系。

斯必泽太空望远镜在2015年7月发现了一个包含了褐矮星的双星系统。当斯必泽在环绕太阳运转的地球轨道上,距离地球大约1AU远时,雨燕望远镜正处于近地轨道环绕地球运转。雨燕也在2015年6月末通过微引力透镜效应观测到了这个双星系统,这也是该望远镜第一次观测到该现象。但雨燕距离地面望远镜不够远,无法从一个截然不同的角度观测到这个独特的现象,因此这两个观测不存在“视差”。这也使科学家们认识到,望远镜在观测某些特定天体时存在着一定的局限性。

通过对地面望远镜和太空望远镜观测到的数据进行综合研究,研究者们判定这颗新发现的褐矮星质量大约是木星的30到65倍,并发现这颗褐矮星围绕着一颗光谱型为K的矮行星运转,这类矮星的质量大约是太阳的一半。根据观测数据,研究者们认为褐矮星与其主恒星之间的距离有两种可能性:0.25AU与45AU。如果是0.25AU,则这颗褐矮星处于“褐矮星沙漠”中。喷气推进实验室科学家Geoffrey Bryden表示,未来我们希望能通过不同的角度观测到更多微引力透镜现象,使我们能进一步了解褐矮星与行星系统的特性。

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