开普勒（Kepler）观察死星弯曲其伴星的光的影响

该艺术家的概念描绘了一个密集的死星，在小红色星前有一个称为白矮星的十字路口。白矮星的引力是如此之大，以至于可以弯曲并放大红星发出的光。美国宇航
局的开普勒太空望远镜通过监视红星亮度的变化，在一个名为KOI-256的双星系统中观察到了这种效应。红色矮星比我们的黄色太阳凉爽和发红。它的伴侣是一个白矮星，它是一颗曾经像我们的太阳一样被烧尽的恒星核心。尽管白矮星的直径与地球大致相同，比红矮星的直径小40倍，但它的质量稍大一些。这两个天体互相绕转，但是由于红矮星的质量稍小，因此从技术上讲它绕白矮星运行。
开普勒旨在通过监视恒星的亮度来寻找行星。如果行星在恒星前方交叉，则星光将定期下降。在这种情况下，经过的物体竟然是白矮星，而不是行星。这一发现对天文学家来说是偶然的，因为它使他们能够测量白矮星的微小“引力透镜”效应，一种罕见的现象以及对爱因斯坦相对论的检验。这些数据还有助于精确测量白矮星的质
量。NASA / JPL-加州理工学院

在一项新研究中，天文学家目睹了一个白矮星在名为KOI-256的双星系统中弯曲其伴星的光线的影响，从而使他们能够测量白矮星的微小“引力透镜”效应，并测试爱因斯坦的相对论。

美国国家航空航天局（NASA）的开普勒（Kepler）太空望远镜目睹了一颗死恒星弯曲其伴星光线的影响。这些发现是对这种现象的首次发现，这是爱因斯坦广义相对论在双星或双星系统中的发现。

死亡的恒星，被称为白矮星，是像我们太阳这样的恒星的燃尽核心。它与它的伴侣“小矮星”一起被锁定在绕着轨道的舞蹈中。虽然小小的白矮星在物理上比红矮星小，但它更大。

“这一白矮星与地球差不多，但具有太阳的质量，”发表在《天体物理学杂志》上的研究结果的主要作者，帕萨迪纳加州理工学院的菲尔·缪尔黑德说。“它是如此之重，以至于红矮星虽然体形较大，却在白矮星周围盘旋。”

开普勒的主要工作是扫描恒星以寻找绕行行星。当行星经过时，它们以很小的量阻挡星光，开普勒的灵敏探测器可以看到它们。

这位艺术家的动画描绘了一颗超稠密的死星，称为白矮星，在一颗小红星前经过。当白矮星从前方穿过时，它的重力是如此之大，以至于它弯曲并放大了红星的光线。

这项研究的合著者，也是加州理工学院的研究人员之一阿维·施普雷尔（Avi Shporer）表示：“这项技术相当于在3000英里外的灯泡上发现了跳蚤，大约是从洛杉矶到纽约的距离。”

Muirhead和他的同事经常使用公开的开普勒数据来搜索和确认围绕较小恒星的行星，即红矮星（也称为M矮星）。这些恒星比我们的黄色太阳凉爽和发红。当研究小组首次查看开普勒数据，发现一个名为KOI-256的目标时，他们认为他们正在看的是一个巨大的天然气巨行星，使红矮星黯然失色。

缪尔黑德说：“我们从恒星的光中看到了巨大的倾角，并怀疑它是来自一颗大小相当于木星大小的巨型行星，”穆尔黑德说。

为了了解有关恒星系统的更多信息，Muirhead和他的同事们转向了位于圣地亚哥附近的帕洛玛天文台的Hale望远镜。他们使用一种称为径向速度的技术，发现红矮星像旋转的陀螺一样在周围摇摆。摆动太大，无法由行星的拖轮引起。那是当他们知道自己正在看着一个在红矮星后面经过的巨大白矮星，而不是一个气体巨人从前面经过时。

该团队还结合了由Galaxy Evolution Explorer（GALEX）进行的KOI-256紫外线测量，这是由帕萨迪纳市的加州理工学院运营的NASA太空望远镜。由纽约州伊萨卡市康奈尔大学领导的GALEX观测是一项正在进行的计划的一部分，该计划旨在测量开普勒视野中所有恒星的紫外线活动，这是该系统中行星潜在宜居性的指标。这些数据表明，红矮星非常活跃，与被更大质量的白矮星的轨道“旋转”一致。

然后，天文学家们回到开普勒的数据中，对所见所闻感到惊讶。当白矮星经过恒星前方时，它的引力使星光通过可测量的效果弯曲并变亮。

“只有开普勒才能探测到这种微小的影响，”华盛顿州宇航局总部的开普勒计划科学家道格·哈金斯说。“但是通过这种发现，我们正在目睹爱因斯坦在一个遥远的恒星系统中发挥作用的广义相对论。”

爱因斯坦的广义相对论的结果之一是引力使光弯曲。天文学家经常在我们的银河系外观测到这种现象，通常称为重力透镜。例如，来自遥远星系的光可以被它前面的物质弯曲和放大。这揭示了有关暗物质和暗能量的新信息，暗物质和暗能量是我们宇宙中的两个神秘成分。

该图显示了来自NASA开普勒太空望远镜的数据，该望远镜通过监视恒星亮度的变化来寻找行星。当行星在恒星前方运行时，它们会阻挡星光，导致周期性的倾角。左图显示了开普勒收集的一颗名为KOI-256的恒星数据，这是一个小小的红矮星。起初，天文学家认为星光下降是由于一颗大行星经过恒星前方。但是某些线索（例如倾角的锐度）表明它实际上是一个白矮星-曾经像我们的太阳一样的恒星密集而沉重的残骸。实际上，在左侧显示的数据中，白矮星从红矮星后面经过，这是次蚀。亮度的变化是系统总光线下降的结果。右侧的
图显示了当白矮星经过恒星前方或经过恒星时会发生什么。亮度的下降是非常微妙的，因为白矮星虽然略大于我们太阳的一半，但仅是地球的大小，比红矮星小得多。蓝线显示给定的白矮星的大小。红线揭示了实际观察到的现象：白矮星的质量是如此之大，以至于它的引力弯曲并放大了红星的光。由于恒星的光被放大了，因此，与没有畸变的情况相比，正在过渡的白矮星所遮挡的总星光所占的比例甚至更小。这种被称为引力透镜效应的效应使研究人员能够精确地测量白矮星的质
量。NASA /艾姆斯/ JPL-Caltech

引力透镜还被用于发现新的行星并寻找自由漂浮的行星。

在新的开普勒研究中，科学家使用重力透镜确定了白矮星的质量。通过将这些信息与他们获取的所有数据结合起来，科学家们还能够准确地测量出红矮星的质量和两颗恒星的物理尺寸。开普勒的数据和爱因斯坦的相对论一起使人们对双星的演化有了更好的理解。

其他作者包括加州大学伯克利分校的安德鲁·范德堡（Andrew Vanderburg）； Avi Shporer，Juliette Becker，Jonathan J.Swift，Sasha Hinkley，J.Sebastian Pineda，Michael Bottom，Christoph Baranec，Reed Riddle，Shriharsh P.Tendulkar，Khanh Bui，Richard Dekany和Caltech的John Asher Johnson康奈尔大学的James P. Lloyd和Jim Fuller；宾夕法尼亚州立大学的赵明，大学公园；夏威夷大学希洛市的安德鲁·霍华德（Andrew W. Howard）；德国马克斯·普朗克天文研究所的Kaspar von Braun；康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的Tabetha S. Boyajian；加拿大多伦多大学的尼古拉斯·劳（Nicholas Law）；印度大学间天文与天体物理学中心的A. N. Ramaprakash，Mahesh Burse，Pravin Chordia，Hillol Das和Sujit Punnadi。

NASA Ames管理开普勒的地面系统开发，任务运营和科学数据分析。位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室管理着开普勒的任务开发。位于科罗拉多州博尔德的Ball Aerospace and Technologies Corp.开发了开普勒飞行系统，并在博尔德科罗拉多大学的大气和空间物理实验室与JPL一起支持了任务运行。巴尔的摩的太空望远镜科学研究所存档，托管和分发开普勒科学数据。开普勒（Kepler）是NASA的第十次发现任务，由该机构总部的NASA科学任务局资助。JPL是Caltech的缩写。

有关开普勒任务的更多信息，请访问：http://www.nasa.gov/kepler。

出版物：Philip S. Muirhead等人，“表征酷KOI。V.KOI-256：互删后的公用信封二进制文件”，2013年，ApJ 767，111； doi：10.1088 / 0004-637X / 767/2/111

研究报告的PDF副本：表征酷KOI。V.KOI-256：相互隐藏的后公用信封二进制文件

图片：NASA / JPL-Caltech； NASA /艾姆斯/ JPL-Caltech