איך מודדים את המסה של כוכב?

ובכן, לפי הקוסמולוג המפורסם אלברט איינשטיין, אתה יכול לנסות לפתור בעיה זו על ידי התבוננות בכיפוף העדין של אור הכוכבים כשהוא נתקל בכוח המשיכה העצום של כוכב אחר וקרוב יותר.

על ידי מדידת סטיית האור הזו, תוכל, בתיאוריה לפחות, לשקול את מסת כוכב המטרה.

ראה גם:

יש רק בעיה אחת: איינשטיין מעולם לא חשב שאנחנו באמת יכולים לבצע את המדידה הזו. המדען האגדי אמר ש"לא הייתה שום תקווה לצפות ב[העיוות הזה] ישירות", במחקר משנת 1936 שפורסם בכתב העתמַדָע.

אבל כעת, כ-100 שנים לאחר שאיינשטיין הגה לראשונה את תורת היחסות הכללית שלו, מדענים שמשתמשים בטלסקופ החלל האבל, הצליחו למדוד מסה של כוכב בשיטה זו בדיוק.

אמחקר חדש, פורסם גם בכתב העתמַדָע, מפרט את המבחן החדש של תיאוריית ציון הדרך של איינשטיין על ידי מדידת המסה של כוכב ננס לבן במרחק של 17 שנות אור מכדור הארץ.

חוקרים השתמשו בהאבל כדי למדוד עד כמה הכוכב - בשם שטיין 2051B - עיוות את האור של כוכב רקע במרחק של כ-5,000 שנות אור.

עיוות זה נקרא מיקרו-עדשות כבידה, ואנו יודעים שזה אפשרי בזכות תורת היחסות הכללית האלגנטית - ועד כה מאוד נכונה - של איינשטיין.

"שיטת מיקרועדשות זו היא דרך מאוד עצמאית וישירה לקבוע את המסה של כוכב", אמר קיילש סהו, המחבר הראשי של המחקר החדש, בהַצהָרָה. "זה כמו להציב את הכוכב על קנה מידה: הסטייה מקבילה לתנועת המחט על הסולם."

זה עובד כך: חשבו על היקום כעל מזרן מסיבי, וכל הכוכבים, כוכבי הלכת, הגלקסיות, החורים השחורים וחפצים אחרים מונחים על המזרון הזה בגדלים וצורות שונות.

חפצים גדולים יותר מעוותים את המזרן יותר מאשר קטנים יותר. אז, במילים פשוטות, כוכב מכופף את מרקם החלל והזמן יותר ממה שכוכב לכת היה מכופף בגלל המסה הגדולה שלו.

עיוות כבידה במרחב-זמן יכול גם לכופף את האור, כלומר את האור מכוכב מרוחק, ניתן לכופף סביב עצם מסיבי מולו מנקודת המבט של כדור הארץ.

על ידי מדידת עד כמה האור מכוכב הרקע עוות על ידי שטיין 2051B, החוקרים הצליחו להבין שהננס הלבן הוא בערך 68 אחוז ממסת השמש שלנו.

אבל זה לא שכוח המשיכה של הגמד הלבן עיוות את האור עד כדי כך.

"במהלך היישור ההדוק, כוח המשיכה של הננס הלבן כופף את האור מהכוכב הרחוק, מה שגרם לו להיראות מקוזז בכ-2 מילי-שניות קשת ממיקומו בפועל", אמר המכון למדע טלסקופ החלל - הארגון שמנהל את האבל הַצהָרָה.

"הסטייה הזו כל כך קטנה שהיא שוות ערך לצפייה בזחילה של נמלה על פני השטח של רבע ממרחק של 1,500 מייל."

מדידה זו תואמת תחזיות ששימשו להערכת המסה של הננס הלבן.

למדענים יש אמצעים אחרים, פחות ישירים, למדידת המוני הגמדים הלבנים.

אם כוכב המטרה נמצא בזוג קרוב עם כוכב אחר, למשל, אז החוקרים יכולים להשתמש באינטראקציה של אותם כוכבים כדי להבין את המסות שלהם.

עם זאת, טכניקת העדשות תעזור למדענים ללמוד יותר על כוכבי המטרה שלהם. עם יעדים עתידיים, כמו ב-Stein 2051B, החוקרים יוכלו להציץ אל לב הכוכבים כדי לראות בדיוק איזה סוג של ליבה נמצא בתוכו.

המדידות של המחקר מראות באופן משכנע ששטיין 2051 B אינו ננס לבן אקזוטי של 'ליבת ברזל' אלא טיפוסי למדי, עם ליבת פחמן-חמצן ומסה ורדיוס נורמליים, ובכך פותרים את הוויכוח הממושך על טיבו, " אמר המדען TD Oswalt, שלא היה מעורב במחקר החדש, במאמר ניתוח שפורסם עם העבודה החדשה.

חוקרים השתמשו גם בטכניקות עדשות כדי לחקור עצמים רחוקים שאורם מעוות על ידי עצמים גדולים יותר - כמו צבירי גלקסיות ענקיים - בחזית.

לפעמים האור מעוות ל-aחפץ מעגלי בתמונהנלקח מהיקום העמוק.

באופן הולם, סוגים אלה של עיוותים ידועים בשם "איינשטיין מצלצל."