Den här illustrationen avslöjar hur gravitationen hos en vit dvärgstjärna förvränger rymden och böjer ljuset från en avlägsen stjärna bakom den. Kredit:NASA, ESA, och A. Feild (STScI)
Albert Einstein förutspådde att när ljus från en avlägsen stjärna passerar ett närmare föremål, gravitationen fungerar som en slags förstoringslins, ljusare och böja det avlägsna stjärnljuset. Än, i en artikel från 1936 i tidskriften Vetenskap , han tillade att eftersom stjärnor är så långt ifrån varandra "finns det inget hopp om att observera detta fenomen direkt."
Nu, ett internationellt forskarlag under ledning av Kailash C. Sahu har gjort just det, som beskrivs i deras 9 juni, 2017 artikel i Vetenskap . Studien tros vara den första rapporten om en viss typ av Einsteins "gravitationella mikrolinsning" av en annan stjärna än solen.
I ett relaterat perspektiv stycke in Vetenskap , med titeln "En hundraårsgåva från Einstein, " Terry Oswalt från Embry-Riddle Aeronautical University säger att upptäckten öppnar ett nytt fönster för att förstå "historien och utvecklingen av galaxer som vår egen."
Mer specifikt, Oswalt tillägger, "Forskningen av Sahu och kollegor ger ett nytt verktyg för att bestämma massan av objekt som vi inte enkelt kan mäta på annat sätt. Teamet bestämde massan av en kollapsad stjärnrest som kallas en vit dvärgstjärna. Sådana objekt har slutfört sin väte- brinnande livscykel, och således är fossilerna av alla tidigare generationer av stjärnor i vår galax, Vintergatan."
Oswalt, en astronom och ordförande för institutionen för fysikaliska vetenskaper vid Embry-Riddle's Daytona Beach, Florida campus, säger vidare, "Einstein skulle vara stolt. En av hans nyckelförutsägelser har klarat ett mycket rigoröst observationstest."
Förstå "Einstein Rings"
Gravitationsmikrolinsningen av stjärnor, förutspått av Einstein, har tidigare observerats. Kända, år 1919, mätningar av stjärnljus som kröker sig runt en total solförmörkelse gav ett av de första övertygande bevisen för Einsteins allmänna relativitetsteori - en vägledande fysiklag som beskriver gravitationen som en geometrisk funktion av både rum och tid, eller rymdtid.
"När en stjärna i förgrunden passerar exakt mellan oss och en bakgrundsstjärna, " Oswalt förklarar, "gravitationsmikrolinsning resulterar i en perfekt cirkulär ring av ljus - en så kallad 'Einstein-ring'."
Astronomer gjorde Hubble-observationer av den vita dvärgen, den utbrända kärnan av en normal stjärna, och den svaga bakgrundsstjärnan under en tvåårsperiod. Hubble observerade den döda stjärnan passera framför bakgrundsstjärnan, avleda dess ljus. Under den nära anpassningen, det avlägsna stjärnljuset verkade förskjutet med cirka 2 millibågsekunder från dess faktiska position. Denna avvikelse är så liten att den motsvarar att observera en myra krypa över ytan av en fjärdedel från 1, 500 mil bort. Från denna mätning, astronomer beräknade att den vita dvärgens massa är ungefär 68 procent av solens massa. Kredit:NASA, ESA, och K. Sahu (STScI)
Sahus grupp observerade ett mycket mer sannolikt scenario:två objekt var något ur linje, och därför bildades en asymmetrisk version av en Einstein-ring. "Ringen och dess ljusning var för liten för att kunna mätas, men dess asymmetri fick den avlägsna stjärnan att synas utanför centrum från sin verkliga position, " Oswalt säger. "Denna del av Einsteins förutsägelse kallas 'astrometrisk linsning' och Sahus team var först med att observera den i en annan stjärna än solen."
Sahu, en astronom vid Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, drog fördel av den överlägsna vinkelupplösningen hos Hubble Space Telescope (HST). Sahus team mätte förändringar i den skenbara positionen för en avlägsen stjärna när dess ljus avböjdes runt en närliggande vit dvärgstjärna kallad Stein 2051 B på åtta datum mellan oktober 2013 och oktober 2015. De fastställde att Stein 2051 B - den sjätte närmaste vita dvärgen stjärna till solen - har en massa som är ungefär två tredjedelar av solens.
"Grundtanken är att den uppenbara avböjningen av bakgrundsstjärnans position är direkt relaterad till den vita dvärgens massa och tyngdkraft - och hur nära de två kom exakt att passa, " förklarar Oswalt.
Bland astronomer, fynden är betydelsefulla av minst tre skäl, enligt Oswalt:
Skenet kan bedra. I den här bilden av rymdteleskopet Hubble, den vita dvärgstjärnan Stein 2051B och den mindre stjärnan under den verkar vara nära grannar. Stjärnorna, dock, bor långt ifrån varandra. Stein 2051B är 17 ljusår från jorden; den andra stjärnan är ungefär 5, 000 ljusår bort. Stein 2051B är uppkallad efter sin upptäckare, Holländsk romersk-katolsk präst och astronom Johan Stein. Kredit:NASA, ESA, och K. Sahu (STScI)
För den genomsnittlige stjärnskådaren, han säger, fynden är meningsfulla eftersom "minst 97 procent av alla stjärnor som någonsin har bildats i galaxen, inklusive solen, kommer att bli eller redan är vita dvärgar - de berättar om vår framtid, såväl som vår historia."
