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引力能让光线发生弯曲,那么太阳对应的引力透镜焦距有多远?

 艾伯史密斯 2020-03-10

理论上任何一个天体的引力都能让光线发生弯曲,只是弯曲的程度不一样而已,以我们的太阳为例,在日全食之时,就会发现太阳附近的星星位置发生了改变,而太阳引力透镜的焦点,大约距离太阳1000个天文单位(0.016光年)。


在广义相对论中,认为引力的本质是空间弯曲,只是在弱引力场中,引力现象可以近似由万有引力定律来描述,爱因斯坦最初预言了光线经过太阳附近时的偏折角度。

在1915年,英国科学家爱丁顿借助难得一遇的日全食现象,成功测量了遥远恒星的光线经过太阳时的偏折角度,其结果与相对论预言基本吻合,而与牛顿力学的预言相差甚远,这一成果成为验证广义相对论的重要实验。

太阳质量高达2*10^30kg,逃逸速度为617.7km/s(地球为11.2km/s),其引力导致的光线偏折都是非常微弱的,那么地球引力导致的光线偏折将会更加微弱。

根据爱因斯坦的预言,大质量天体附近的时空会发生较大的畸变,使得经过天体附近的光线发生弯曲,如果此时观察者位于“光源-天体”的直线上,那么观察者就有可能看到一个或者多个光源成像,这种现象叫做引力透镜效应。

此时的天体,就如一个放大镜,可以把遥远光源的像产生放大作用,引力透镜效应在1979年被首次观测到,现如今,微引力透镜效应已经在天文观测中起着重要作用,比如:

2008年,科学家利用微引力透镜法,探测到距离地球5000光年外的OGLE-06-109L恒星系统具有两颗行星,行星的质量分别为0.71个和0.27个木星质量,对于传统观测方法来说是根本无法实现的。

又比如上图中,是位于蝎虎座的NGC 7250星系,星系中有一颗非常亮的星,这其实是一颗超新星,距离地球4500万光年,科学家正是借助引力透镜效应才观测到如此清晰的图像,而观测距离要比实际距离近100倍。

对于太阳来说,理论上也可以形成引力透镜效应,太阳引力透镜对应的焦距,大约是1000个天文单位,也就是1500亿公里,目前人类的飞行器还没有飞这么远的,旅行者一号也就距离地球200多亿公里。


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