草根影响力新视野  编译 钟艺

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How Do Scientists ‘Weigh’ Stars?

图片来源：ESA/Hubble & NASA

    星星是位于数万亿英里外的星体，但是当我们从地球观测到时，它们在夜空中看起来就是一个微小的闪亮点，看上去如此渺小的星星到底有多重？相信这是很多人有过的疑问。在一项新研究中，天文学家精确测量了位于地球附近的一颗白矮星的质量，确认这颗星已经到了其生命周期的终点。 但是科学家们究竟是如何“衡量”白矮星质量的呢？

Embry-Riddle航空大学工程物理学教授特里·奥斯瓦尔特（Terry Oswalt）最近在一份关于白矮星质量测量的文章中表示，正如天文学家测量恒星、行星和星系的质量一样，我们唯一的办法就是通过太空中的引力相互影响来测量白矮星质量。换句话说，如果一颗卫星在木星周围轨道上，可以通过测量地球上重力对卫星轨道的影响来估计木星的质量。

这样的计算方法也可以用在星星上，Oswalt解释说，如美国航空航天局的开普勒太空望远镜，可以通过测量行星在其轨道上吸引星星而产生的微小变化来获得帮助科学家测量星星质量的相关信息。

Oswalt认为，当两颗星星绕彼此轨道而行时，就像二进制恒星一样，天文学家可以使用所谓的多普勒效应来测量它们的运动。然而，这种研究方法的采用要求对象是可观察的。Oswalt表示：“有几种间接的方法可以从光谱估计出一颗星的质量，但是这些方法的使用有严格的控制条件，比如最重要的一点就是要有可见光。对于正在变暗的白矮星，黑洞来说，天文学家难以用望远镜观察到他们，因此从光谱入手的研究方法不再适用。因此科学家只能找寻其他的研究方法——从重力对光的影响入手。”

在爱因斯坦的方程E = mc ^ 2中，他认为能量和质量是相通的，光是能量，它和质量一样，也受到重力的影响。爱因斯坦还预测，由于物体受重力拉动，来自远处的物体的一束光将会发生略微的弯曲。大型物体（比如恒星）可以造成空间的扭曲，物体使时空扭曲的程度取决于物体的质量。

Oswalt与其研究团队，在爱因斯坦的研究基础上，利用“引力透镜”效应计算出星球的质量——当一颗遥远恒星发出的光线射向地球观测者时，随著其在一颗白矮星附近产生的光弯曲，这颗恒星的位置也发生了轻微晃动。这一扭曲的数量使得研究人员能够直接计算出这颗白矮星的质量——大约相当于太阳质量的67%。

 

知识补充（来源：百度）

白矮星是一种低光度、高温度、高密度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较小，因此被科学家命名为白矮星。

白矮星是出于生命末期的恒星，主要由碳构成，外部覆盖一层氢气与氦气。白矮星在亿万年的时间里逐渐冷却、变暗，它体积小，亮度低，但密度高，质量大。根据观测资料统计，大约有3%的恒星是白矮星。但科学家通过推算分析认为，白矮星应占全部恒星的10%左右。太阳最终也将变为一颗白矮星。