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標 題[摘錄]利用微重力透鏡技術測量恆星的形狀
發信站銘傳築夢別境 (Fri Jun 10 22:23:36 2005)
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一組天文學家首度利用微重力透鏡(gravitational microlensing)的方式測量
恆星的形狀。
重力透鏡現象由愛因斯坦於1936年提出,如果遠方明亮天體與地球之間有另一質
量很大的天體,則遠方天體向地球所發出的光線,會受到此大質量天體的重力影
響而彎曲,如同透鏡一樣,而遙遠天體的影像便會因而改變。
絕大部分的恆星,因為非常遙遠,看來都只是個亮點,因此根本無從知道這顆恆
星究竟是什麼形狀。近年來,由於光學干涉(optical interferometry)技術不
斷進步,使天文學家終於得以測量少數恆星的形狀,例如於2003年利用超大望遠
鏡干涉儀(Very Large Telescope Interferometer,VLTI)發現水尾一(波江座
α星)是最扁的恆星。不過,光學干涉技術有其極限,能測量出形狀的恆星,終
究寥寥無幾。
不過英國Jodrell Bank天文台N.J. Rattenbury等天文學家,利用重力透鏡「縮小
版」--經由恆星引起的微重力透鏡現象,從遠方天體的光變曲線的形狀,估算這
顆天體的幾何外形。由於微重力透鏡現象,只能讓背景天體的亮度增加1000倍以
內,而且必須要有大質量天體恰好位在遙遠明亮天體至地球之間,發生機率相當
稀有,因此從1990年代開始至今,全世界只有兩組人馬在搜尋微重力透鏡事件--
其中之一為日本和紐西蘭合作的MOA(Microlensing Observations in Astrophy-
sics),另一組為波蘭與美國普林斯頓大學合作的OGLE(Optical Gravitational
Lens Experiment)。Rattenbury等人分析的資料,來自MOA於2002年偵測到的微重
力透鏡事件,因此這個事件被命名為MOA 2002-BLG-33,簡稱MOA-33,其中扮演「
透鏡」角色的是一對雙星。在結合其他五座地面望遠鏡及哈伯太空望遠鏡(HST)
的觀測資料後,Rattenbury等人發現MOA-33的的背景「光源星」,外形呈橢圓,
極軸方向與赤道方向的半徑比例約為1.02-0.02/+0.04;不過Rattenbury等人強調
:由於觀測資料具有一定的不確定性,因此並不能完全排除這顆恆星是球形的情況。
如水尾一或牛郎等這些已知外形的恆星,多半都離地球很近,僅幾pc之遙;MOA-33
的背景星則離地球至少約5000pc。因此,干涉天文學的技術只能應用在比較明亮、
比較近的恆星上,而可應用在遙遠恆星的幾何外形測量上的,目前僅有微重力透鏡
的技術。然而,微重力透鏡技術還是有其限制:恆星的幾何外形必須比較特別(也갊比較稀有);Rattenbury等人估計:約只有所有偵測到的微重力事件中的0.1%可以
估算恆星外形。目前全世界偵測到的微重力透鏡事件,每年約有100次左右;未來
技術精進或參與聯合觀測的望遠鏡數目愈來愈多的話,可偵測的微重力透鏡事件也
可能會愈來愈多。近期內,MOA團隊將有一架日本1.8米廣角紅外望遠鏡加入他們的
搜尋行列,MOA團隊預期偵測到的事件將大幅成長。美國也有個研究團隊正在計畫
Microlensing Planet Finder太空望遠鏡任務,期望能搜尋到我們銀河系中各式各
樣的行星,不過這個太空任務也可以「順便」偵測到像MOA-33這樣的事件,天文學
家也就能瞭解更多恆星的外形。
參考資料:Jodrell Bank Observatory , Measuring the Shape of Stars, 2005.05.31
* 轉載自臺北天文館
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