【博科园-科学科普】为了研究宇宙中最遥远的天体，天文学家通常依靠一种被称为引力透镜的技术。根据爱因斯坦广义相对论的原理，这项技术依赖于物质的大量分布(如星系团或恒星)来放大来自远处物体的光，从而使它看起来更亮更大。然而近年来，天文学家也发现了这种技术的其他用途。例如哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的一组科学家最近决定，引力透镜也可以用来测定白矮星的质量。
引力透镜的技术依赖于观察者和物体之间存在的大量物质，以放大来自该物体的光。图片版权：NASA
这一发现可能会导致天文学领域的一个新时代，在那里可以确定质量较弱的物体。这项研究将他们的研究结果详细描述出来，标题为“预测恒星残骸的引力透镜效应”，这一研究在英国皇家天文学会的月刊上发表。该研究由CfA的Alexander J. Harding领导，包括Rosanne Di Stefano和Claire Baker(也来自CfA)，以及来自南安普顿大学、乔治亚州立大学、尼日利亚大学和康奈尔大学的成员。
简单地说确定天体的质量是天文学家面临的最大挑战之一。到目前为止最成功的方法依赖于双星系统，因为这些系统的轨道参数依赖于两个物体的质量。不幸的是处于恒星演化末期的星体——如黑洞、中子星或白矮星——往往过于微弱或孤立，无法被探测到。这是不幸的，因为这些物体要对许多戏剧性的天文事件负责。这些包括物质的吸积，高能辐射的发射，引力波，伽马射线爆发，或超新星。
哈勃望远镜拍摄的白矮星I12506+4110E(明亮的物体，在这张底片上看到的黑色)和它的场，其中包括两个遥远的恒星PM12-MLC1&2。图片版权：Harding et al./NASA/HST
许多这样的事件对天文学家来说仍然是个谜，或者对它们的研究还处于起步阶段，即引力波。在他们的研究中：引力透镜提供了另一种测量质量的方法。它的优点是只依赖于背景光源的光，因此即使是深色镜片也可以使用。事实上由于透镜的光会干扰透镜效应的检测，所以紧凑的物体是理想的透镜。
随着进入状态，迄今为止发现的18000个透镜事件中，大约有10%到15%被认为是由致密物体引起的。然而科学家们无法分辨出这些被检测到的事件中哪一个是由致密透镜引起的。研究小组试图通过识别当地的紧凑型物体来解决这个问题，并预测他们何时会产生透镜效应，以便研究。
通过聚焦在太阳附近的预先选定的紧凑型物体，确保透镜事件将由白矮星、中子星或黑洞引起，此外镜头的距离和适当的运动可以在事件之前准确地测量，或者在事后进行。有了这些信息，lensing light曲线就能精确测量镜头的质量。最后研究小组决定，可以从数千个本地对象中预测lensing事件。其中包括250颗中子星，5个黑洞，大约35000个白矮星。中子星和黑洞是一个挑战，因为已知的种群太小，它们的运动和/或距离通常不为人所知。
但在白矮星的情况下，作者预计它们将在未来提供许多透镜机会。根据白矮星在天空的一般运动得到了一个统计数据，估计每十年将会有30-50个透镜事件发生，这可能是由哈勃太空望远镜，欧洲航天局的盖亚任务，或者NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)发现的。就像他们在结论中陈述的那样：在接下来的十年里，盖亚和赫斯特都可以观测到白矮星所产生的透镜效应。
光度计事件将会发生，但要探测到它们，就需要观察成百上千个遥远的白矮星的位置。当我们了解到大量白矮星的位置、距离和适当的运动时，通过诸如盖亚的研究调查，通过不断的和新的广域调查，情况将继续改善。天文学的未来确实是光明的。在改进技术、方法和部署下一代空间和地面望远镜的过程中，可以看到和学习更多的机会。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：CfA, MNRAS
