โดย Tereza Pultarova เผยแพร่มิถุนายน 10, 2017 เว็บบาคาร่า ภาพนี้แสดงวงแหวนไอน์สไตน์ (กลางขวา) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวัตถุขนาดใหญ่ทําหน้าที่เหมือนเลนส์สําหรับแสงที่ส่องเข้าหาผู้สังเกตการณ์จากวัตถุแบ็คกราวด์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเลนส์ความโน้มถ่วงและเพิ่งใช้เป็นครั้งแรกในการวัดมวลของดาวฤกษ์แต่ละดวง (เครดิตภาพ: ESA/ฮับเบิล & นาซา)
ดาวฤกษ์เป็นลูกก๊าซร้อนขนาดมหึมาที่อยู่ห่างออกไปหลายล้านล้านไมล์ แต่เมื่อสังเกตได้จากโลกพวกมันจะปรากฏเป็นจุดเล็ก ๆ ที่ส่องแสงที่มองเห็นได้ในท้องฟ้ายามค่ําคืน ในการศึกษาใหม่นักดาราศาสตร์ได้ทําการวัดมวลของ “ดาวแคระขาว” ที่อยู่ใกล้เคียงอย่างแม่นยําซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มาถึงจุดสิ้นสุดของ
วงจรชีวิต แต่จะทําอย่างไรกันแน่? นักวิทยาศาสตร์จะ “ชั่งน้ําหนัก” มวลของทรงกลมที่เป็นก๊าซซึ่งอยู่
ห่างออกไปหลายปีแสงได้อย่างไร?”วิธีเดียวที่เรามีในฐานะนักดาราศาสตร์ในการวัดมวลของดาวฤกษ์ดาวเคราะห์และกาแลคซีคืออิทธิพลโน้มถ่วงที่มีต่อกัน” เทอร์รี่ ออสวอลต์ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์วิศวกรรมที่ Embry-Riddle Aeronautical University กล่าว ซึ่งเขียนความเห็นเกี่ยวกับการวัดดาวแคระขาวล่าสุดสําหรับวารสาร Science
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือหากดาวเทียมอยู่ในวงโคจรรอบดาวพฤหัสบดีเป็นไปได้ที่จะประมาณมวลของดาวพฤหัสบดีโดยการวัดผลกระทบของแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ต่อวงโคจรของดาวเทียม [18 ความลึกลับที่ยังไม่ได้คลี่คลายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์]
การประมาณการดังกล่าวสามารถทําได้ด้วยดาวเช่นกัน เครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของนาซาสามารถตรวจจับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่อีกด้านหนึ่งของทางช้างเผือกโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความเร็วของดาวฤกษ์ในขณะที่ดาวเคราะห์ “ลากจูง” บนพวกมันในวงโคจรของพวกเขา Oswalt อธิบาย การวัดเหล่านี้ยังสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับมวลของดาวฤกษ์แก่นักวิจัย
เมื่อดาวสองดวงโคจรรอบกันเช่นเดียวกับกรณีของดาวฤกษ์ไบนารีนักดาราศาสตร์สามารถวัดการเคลื่อนที่ของพวกเขาโดยใช้เอฟเฟกต์ Doppler ที่เรียกว่าซึ่งอาศัยหลักการเดียวกับปืนเรดาร์ตํารวจตาม Oswalt อย่างไรก็ตามเทคนิคนี้ต้องการให้วัตถุสามารถสังเกตได้
”มีหลายวิธีทางอ้อมที่คุณสามารถประมาณมวลของดาวฤกษ์จากสเปกตรัม [แสง] ของมันได้ แต่ขึ้นอยู่กับ
แบบจําลองโดยละเอียดของชั้นบรรยากาศซึ่งคุณไม่มีทางรู้แน่ชัดว่าถูกต้อง” Oswaltเทคนิคใหม่ที่อธิบายไว้ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ทางออนไลน์เมื่อวันที่ 7 มิถุนายนในวารสาร Science ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถประเมินมวลของดาวฤกษ์และวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ รวมถึงดาวแคระขาวสลัวโดยเนื้อแท้หลุมดําและดาวเคราะห์อันธพาล (โลกที่ถูกเหวี่ยงออกจากระบบสุริยะ) ซึ่งทั้งหมดนี้ยากที่จะสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์
การศึกษานําโดยนักดาราศาสตร์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์แสดงให้เห็นว่านักวิจัยวัดดาวแคระขาวในบริเวณใกล้เคียงที่เรียกว่า Stein 2051 B ได้อย่างไร เทคนิคนี้อาศัยอิทธิพลที่แรงโน้มถ่วงออกแรงกับแสง
ในสมการที่มีชื่อเสียงของเขา =mc^2 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานว่าพลังงานและมวลเป็นสิ่งเดียวกัน ออสวอลต์กล่าว “แสงเป็นพลังงานเล็กน้อยและมีค่าเท่ากับมวลที่เท่ากัน แต่ก็ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงด้วย” [8 วิธีที่คุณสามารถเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในชีวิตจริง]
ไอน์สไตน์ยังทํานายด้วยว่ารังสีของแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลที่ผ่านวัตถุจะโค้งงอเล็กน้อยอันเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุนั้น เพื่อให้เอฟเฟกต์สามารถสังเกตได้วัตถุทั้งสองจะต้องมาอยู่ในแนวที่ใกล้เคียงกันซึ่ง Oswalt กล่าวว่าค่อนข้างหายาก
”เมื่อแสงจากดาวฤกษ์พื้นหลังผ่านดาวแคระขาวทิศทางของเส้นตรงจะงอและนั่นหมายความว่าแสงที่เราจะเห็นดูเหมือนจะมาจากทิศทางที่แตกต่างจากดาวฤกษ์จริงและนั่นทําให้ดาวแคระค่อยๆเคลื่อนที่ผ่านดาวพื้นหลังราวกับว่าดาวพื้นหลังทําลูปเล็กน้อยบนท้องฟ้า ” ออสวอลต์อธิบาย
”แนวคิดพื้นฐานคือการโก่งตัวที่ชัดเจนของตําแหน่งของดาวฤกษ์พื้นหลังนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับมวลและแรงโน้มถ่วงของดาวแคระขาว — และทั้งสองก็เข้ามาใกล้กันแค่ไหน” ออสวอลต์กล่าวเสริม
ผลกระทบที่เรียกว่า microlensing ความโน้มถ่วงก่อนหน้านี้ถูกสังเกตในระดับที่มากขึ้นในช่วงสุริยุปราคาทั้งหมดหรือเกี่ยวข้องกับวัตถุที่อยู่ไกลกว่า Stein 2051 B มาก ในวัตถุที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้แรงโน้มถ่วงทําหน้าที่เป็นเลนส์ขยายที่โค้งงอของแสงดาวและเป็นผลให้แหล่งกําเนิดแสงสว่างขึ้นตาม Oswalt.In บาคาร่า
