ในตอนแรกการทดลองสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ที่ใช้ในการวัดมวลของดาว

มวลชนของสไตน์ 2051 B ซึ่งเป็นดาวแคระขาวตั้งอยู่ประมาณ 18 ปีแสงจากโลกเป็นเรื่องของการโต้เถียงกันมานานกว่าศตวรรษ ตอนนี้กลุ่มนักดาราศาสตร์ได้ทำการวัดมวลของดาวอย่างแม่นยำและตัดสินการอภิปรายอายุ 100 ปีโดยใช้ปรากฏการณ์จักรวาลที่คาดการณ์ไว้เป็นครั้งแรกโดย Albert Einstein

นักวิจัยคำนวณมวลของดาวโดยใช้การสังเกตที่กำหนดเวลาอย่างระมัดระวังโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งศึกษาสไตน์ 2051 B เมื่อมันบดบังดาวดวงอื่นที่อยู่ห่างไกลมากขึ้นตามที่เห็นจากโลก ในระหว่างการขนส่งนี้ดาวพื้นหลังดูเหมือนจะเปลี่ยนตำแหน่งในท้องฟ้าเคลื่อนที่ไปทางด้านข้างเล็กน้อยแม้ว่าตำแหน่งจริงบนท้องฟ้าจะไม่เปลี่ยนแปลงเลย

ภาพลวงตาเกี่ยวกับออปติคัลจักรวาลนี้กว้างรู้จักกันในชื่อเลนส์แรงโน้มถ่วงและผลกระทบของมันได้รับการสังเกตอย่างกว้างขวางทั่วทั้งจักรวาลโดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับวัตถุขนาดใหญ่มากเช่นกาแลคซีทั้งหมด- ผลที่เกิดขึ้นเนื่องจากวัตถุขนาดใหญ่บิดเบือนพื้นที่รอบ ๆ และทำหน้าที่เหมือนเลนส์ที่มีขนาดใหญ่มาก ในบางกรณีสิ่งนี้จะสร้างภาพลวงตาว่าดาวพื้นหลังถูกแทนที่ -ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์อธิบาย (อินโฟกราฟิก)-

(น้ำยังสามารถสร้างภาพลวงตาการกระจัดแบบนี้ลองวางดินสอลงในแก้วน้ำและทราบว่าครึ่งหนึ่งของดินสอที่จมอยู่ใต้น้ำจะถูกตัดการเชื่อมต่อจากครึ่งแห้ง)

Einstein ทำนายว่าเหตุการณ์การกระจัดเหล่านี้สามารถใช้ในการวัดมวลดาวฤกษ์แต่ละตัว นั่นเป็นเพราะขอบเขตที่ตำแหน่งของดาวพื้นหลังถูกชดเชยขึ้นอยู่กับมวลของดาวเบื้องหน้า แต่กล้องโทรทรรศน์ในเวลานั้นขาดความไวที่จะทำให้ความฝันนั้นเป็นจริง

นักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังงานใหม่บอกว่าไม่มีใครมาก่อนตอนนี้เคยใช้การกำจัดของดาวพื้นหลังเพื่อคำนวณมวลของดาราแต่ละคน ในความเป็นจริงมีเพียงตัวอย่างเดียวของนักวิทยาศาสตร์ที่วัดการกระจัดนี้ระหว่างดาวแต่ละดวง: ในระหว่างสุริยุปราคาทั้งหมด 1919นักวิทยาศาสตร์เห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนตัวออกจากดวงดาวพื้นหลังสองสามดวง การวัดนั้นเป็นไปได้เพียงเพราะดวงอาทิตย์อยู่ใกล้กับโลก

กระดาษที่อธิบายงานใหม่คือเผยแพร่ออนไลน์วันนี้ในวารสารวิทยาศาสตร์

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

เลนส์จักรวาล

ทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานว่าพื้นที่มีความยืดหยุ่นมากกว่าการแก้ไขและวัตถุขนาดใหญ่ (เช่นดาว) สร้างเส้นโค้งในอวกาศเหมือนลูกโบว์ลิ่งที่สร้างเส้นโค้งบนพื้นผิวของที่นอน ระดับที่วัตถุบิดเบือนเวลาอวกาศขึ้นอยู่กับว่าวัตถุนั้นมีขนาดใหญ่เพียงใด

โดยปกติแล้วแสงของแสงจะเดินทางเป็นเส้นตรงผ่านพื้นที่ว่าง แต่ถ้ารังสีผ่านไปใกล้กับวัตถุขนาดใหญ่เส้นโค้งในอวกาศที่สร้างโดยดาวจะทำตัวเหมือนโค้งงอบนถนนทำให้แสงไฟหายไปจากเส้นทางตรงเดิม

ไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่าการโก่งตัวนี้สามารถนำแสงไปสู่ผู้สังเกตการณ์ได้มากขึ้นเช่นเดียวกับวิธีที่กระจกแว่นขยายสามารถโฟกัสแสงจากแสงแดดลงสู่จุดเดียว เอฟเฟกต์นี้ทำให้วัตถุพื้นหลังปรากฏสว่างขึ้นหรือสร้างวงแหวนของแสงสว่างรอบวัตถุเบื้องหน้าเรียกว่าแหวนไอน์สไตน์-

นักดาราศาสตร์ได้สังเกตวงแหวนไอน์สไตน์และ "เหตุการณ์ที่เพิ่มความสว่าง" เมื่อเลนส์เบื้องหน้าขนาดใหญ่มากเช่นกาแลคซีทั้งตัวสร้างปรากฏการณ์ สิ่งเหล่านี้ยังได้รับการสังเกตตามระนาบของทางช้างเผือกกาแล็กซี่ซึ่งดาวแต่ละดวงน่าจะทำให้เกิดผลของเลนส์ มันยังใช้ในการตรวจจับดาวเคราะห์รอบดวงดาวอื่น ๆ-

ในการศึกษาใหม่นักดาราศาสตร์รายงานการสังเกตครั้งแรกของสิ่งที่เรียกว่า "เลนส์ไม่สมมาตร" ที่เกี่ยวข้องกับดาวสองดวงนอกโลกระบบสุริยจักรวาลซึ่งตำแหน่งของดาวพื้นหลังดูเหมือนจะเปลี่ยน

ระดับของการกระจัดเกี่ยวข้องโดยตรงกับมวลวัตถุเบื้องหน้า ด้วยวัตถุที่ค่อนข้าง "เบา" เช่นดวงดาวการกระจัดมีขนาดเล็กมากและยากที่จะตรวจจับได้ตามที่ Kailash C. Sahu นักดาราศาสตร์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์และผู้เขียนนำในบทความใหม่ ในกรณีของสไตน์ 2051 B การกระจัดอยู่ที่ประมาณ 2 มิลลิวินาทีวินาทีบนระนาบของท้องฟ้าหรือเท่ากับความกว้างของไตรมาสที่เห็นจาก 1,500 ไมล์ (2,400 กิโลเมตร) Sahu กล่าว

การวัดการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งนั้นจำเป็นต้องมีเครื่องมือที่ทรงพลังเช่นกล้องความละเอียดสูงของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลซึ่งติดตั้งในปี 2009- เครื่องมือนี้ยังทำให้มันเป็นไปได้ที่จะเลือกแสงจากดาวที่พลัดถิ่นซึ่งค่อนข้างถูกบดบังด้วยแสงจากสไตน์ 2051 B - เหมือนหิ่งห้อยติดกับหลอดไฟ Sahu กล่าว

นักวิจัยทำการวัดแปดครั้งระหว่างเดือนตุลาคม 2556 ถึงตุลาคม 2558 ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถสังเกตเห็นคนแคระขาวที่เคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าบดบังดาวพื้นหลังและสร้างการกำจัด นักวิทยาศาสตร์ยังสังเกตเห็นตำแหน่งที่แท้จริงของดาวฤกษ์พื้นหลังหลังจากคนแคระขาวผ่านไปแล้ว

ตัวแปรจำนวนมากอาจส่งผลกระทบต่อว่านักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตเหตุการณ์เช่นนี้ได้หรือไม่ ตัวแปรเหล่านั้นรวมถึงการจัดตำแหน่งของวัตถุทั้งสองมวลและความใกล้ชิดของวัตถุเบื้องหน้าการแยกระหว่างวัตถุเบื้องหน้าและพื้นหลังและความไวของกล้องโทรทรรศน์ แต่ซาฮูกล่าวว่าเขาคิดว่าทีมของเขาได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของวิธีการและนักวิทยาศาสตร์สามารถใช้มันเพื่อวัดมวลชนประมาณสองถึงสี่ดาวใกล้เคียงต่อปี

ฟอสซิลดาว

ดาวแคระขาวคือดาวที่หยุดการเผาไหม้ไฮโดรเจนในแกนของพวกเขาและต่อมาหลั่งเลเยอร์ด้านนอกของพวกเขา ในแต่ละดาวเหล่านี้ MAS ที่เหลือได้ทรุดตัวลงเป็นแกนกลางหนาแน่นที่รู้จักกันในชื่อคนแคระขาว การล่มสลายนี้ผลักดันอุณหภูมิบนพื้นผิวของวัตถุเหล่านี้ดังนั้นพวกเขาอาจเผาไหม้ร้อนกว่าดาว "มีชีวิต"

"อย่างน้อย 97 เปอร์เซ็นต์ของดวงดาวบนท้องฟ้ารวมถึงดวงอาทิตย์จะกลายเป็นหรือเป็นคนแคระสีขาวอยู่แล้ว" เทอร์รี่ออสวอลต์ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมและฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยการบิน Embry-Riddle ในเดย์โทนาบีชฟลอริดาเขียนใน Anบทความมุมมองประกอบในวิทยาศาสตร์. "เพราะพวกเขาเป็นซากดึกดำบรรพ์ของดาวทุกรุ่นก่อนหน้านี้ดาวแคระขาวจึงเป็นกุญแจสำคัญในการแยกแยะประวัติศาสตร์และวิวัฒนาการของกาแลคซีเช่นของเราเอง-

มวลของสไตน์ 2051 B เป็น "แหล่งที่มาของการโต้เถียงมานานกว่า 100 ปี" ออสวอลท์กล่าวซึ่งไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการวิจัยใหม่กล่าว

ภาพปัจจุบันที่นักวิทยาศาสตร์มีดาวแคระขาวแสดงให้เห็นว่ามวลและรัศมีของวัตถุเหล่านี้เผยให้เห็นข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีการก่อตัวของพวกเขาสิ่งที่พวกเขาทำและดาวชนิดใดที่พวกเขาก่อตัวขึ้นตาม Sahu

การวัดก่อนหน้าของมวลของสไตน์ 2051 B แนะนำว่ามันประกอบด้วยเหล็กส่วนใหญ่ แต่การค้นพบนำเสนอปัญหาหลายอย่างตามทฤษฎีที่ยอมรับได้เกี่ยวกับการก่อตัวของคนแคระขาวและวิวัฒนาการของตัวเอกตามรายงานการวิจัย ตัวอย่างเช่นในการสร้างเหล็กจำนวนมากดาวที่จะกลายเป็นสไตน์ 2051 B จะต้องมีขนาดใหญ่มาก แต่รัศมีของสไตน์ 2051 B แสดงให้เห็นว่ามันเกิดขึ้นจากดาวที่ไม่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มากนัก

หากการวัดมวลของสไตน์ 2051 นั้นถูกต้องมันจะส่งนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กลับไปที่กระดานวาดภาพเพื่อหาว่าวัตถุดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้อย่างไร Sahu กล่าวว่านักดาราศาสตร์ตระหนักถึงการวัดมวลของ Stein 2051 B นั้นอาจไม่ถูกต้อง แต่พวกเขาก็ไม่มีทางรู้ได้อย่างแน่นอน

โดยทั่วไปวิธีเดียวที่จะวัดมวลของดาวคือการสังเกตว่ามันมีปฏิสัมพันธ์กับร่างกายขนาดใหญ่อื่นอย่างไร ตัวอย่างเช่นในระบบไบนารีที่ดาวสองดวงโคจรซึ่งกันและกันดาวฤกษ์ที่หนักกว่าจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเคลื่อนที่ของแสงที่เบากว่าและโดยการสังเกตปฏิสัมพันธ์ของดาวทั้งสองเมื่อเวลาผ่านไปนักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณค่าที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับมวลดาว Stein 2051 B มีเพื่อน แต่ร่างกายทั้งสองจะโคจรอยู่ห่างกันมากดังนั้นอิทธิพลของพวกเขาที่มีต่อกันจึงน้อยมาก

ผลการวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าในความเป็นจริงแล้วสไตน์ 2051 B นั้นเป็นคนแคระขาวธรรมดามากและมันก็เข้ากันได้ดีกับทฤษฎีการก่อตัวที่ยอมรับได้ Sahu กล่าว มวลของมันประมาณ 0.68 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ซึ่งบ่งบอกว่าเกิดจากดาวประมาณ 2.3 เท่าของดวงอาทิตย์ Sahu กล่าว เมื่อเทียบกับการวัดก่อนหน้านี้ซึ่งทำให้มวลของคนแคระขาวอยู่ที่ประมาณ 0.5 เท่าของมวลของดวงอาทิตย์ มีคนแคระขาวไม่มากนักที่มีทั้งมวลและรัศมีของพวกเขาวัดได้อย่างแม่นยำเขากล่าวเสริม

“ มันยืนยันความสัมพันธ์ของแคระเมอร์เรียสสีขาว” เขากล่าว "[Astrophysicists] ใช้ทฤษฎีนั้นมาแล้วและเป็นเรื่องดีที่รู้ว่ามันเป็นฐานรากที่มั่นคง"

ติดตาม Calla Cofield@Callacofield- ติดตามเรา@spacedotcom-FacebookและGoogle+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับSpace.com-