正文

第6章 黑洞與行星(12)

愛因斯坦的望遠(yuǎn)鏡 作者:(美)艾弗琳·蓋茨


將事件的持續(xù)時(shí)間和視差程度結(jié)合起來,天文學(xué)家們就可以得到一個(gè)透鏡質(zhì)量隨距離變化的函數(shù)關(guān)系。而我們需要的最后一條線索則來自于銀河系自身。在銀河系中,星系盤和核球中的物體會圍繞星系中心運(yùn)動(dòng),其速度一般由它們距中心的距離來決定,因?yàn)楣D(zhuǎn)的向心力是由引力提供的。如果將這條信息應(yīng)用于第一個(gè)黑洞透鏡(MACHO-99-BLG-22/OGLE-1999-BUL-32),則根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,我們所發(fā)現(xiàn)的或者是一個(gè)相對地球較近(差不多5000光年)且具有100倍太陽質(zhì)量的黑洞,或者是一個(gè)靠近星系中心且具有4倍太陽質(zhì)量的黑洞。但不管怎樣,它確實(shí)是一個(gè)黑洞。

如果除了視差之外不再有其他更多的信息,那我們?nèi)匀粺o法確定由引力透鏡發(fā)現(xiàn)的黑洞質(zhì)量。這時(shí),我們必須再從太空中尋找答案??臻g干涉測量計(jì)劃(Space Interferometry Mission,SIM)是美國宇航局提出的一項(xiàng)計(jì)劃,且預(yù)研工作已經(jīng)接近完成。在這一計(jì)劃中,SIM衛(wèi)星將把兩架光學(xué)望遠(yuǎn)鏡運(yùn)送到一條特殊的軌道上,使它們距地球的距離每年增加900萬英里(約1 500萬公里)。它所設(shè)定的目標(biāo)包括“……對銀河系中的恒星做一次全面的普查,包括普通恒星和黑暗的恒星”。8其目的正是要利用引力微透鏡效應(yīng)發(fā)現(xiàn)并測量黑暗恒星(即黑洞)的質(zhì)量。

由于SIM衛(wèi)星處在一個(gè)大型軌道中,因此它可以和地面望遠(yuǎn)鏡相配合,為我們提供微透鏡事件的視差信息。但它真正的實(shí)力,在于能夠用前所未有的清晰視角來觀察透鏡事件。一般來說,大型望遠(yuǎn)鏡得到的圖像會比小型望遠(yuǎn)鏡更清晰。而這種清晰度的增加,還可以通過對多個(gè)小望遠(yuǎn)鏡的光進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕M合而實(shí)現(xiàn),這就是干涉測量。在SIM計(jì)劃中,通過比較兩臺望遠(yuǎn)鏡的光,我們可以得到光源恒星發(fā)生透鏡效應(yīng)時(shí)的圖像,而這個(gè)圖像的清晰程度將全面超越以往的任何結(jié)果。雖然SIM仍然無法從這個(gè)圖像中分辨出微透鏡所形成的兩個(gè)影像(我們前面提到,在微透鏡效應(yīng)中,由透鏡產(chǎn)生的兩個(gè)影像會疊在一起,形成一個(gè)更亮的圖像),但它能看到地面望遠(yuǎn)鏡所不能看到的東西。在微透鏡事件中,隨著時(shí)間的推移和事件的進(jìn)展,疊加起來的圖像中心會稍稍偏離光源恒星原有的中心位置。SIM能探測出這種微小的位移——這是確定透鏡質(zhì)量、速度和位置的最后一條信息。就此,黑洞將無處可藏。

行星


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