白矮星斯坦2051 B的质量，这颗距离地球约18光年的恒星，一个多世纪以来一直是争议的主题。现在，一群天文学家终于精确测量了这颗恒星的质量，并利用阿尔伯特·爱因斯坦首次预测的宇宙现象，解决了这场长达100年的争论。
研究人员利用哈勃太空望远镜进行的精确计时观测计算出了这颗恒星的质量。哈勃太空望远镜研究了斯坦2051 B从地球上看 eclipsing 另一颗更遥远的恒星时的情况。在这次凌星期间，背景恒星在天空中出现位置变化，略微向一侧移动，尽管它在天空中的实际位置根本没有改变。
这种宇宙光学幻觉广为人知的名称是引力透镜，其效应已在整个宇宙中被广泛观察到，尤其是在非常巨大的物体附近，例如整个星系。这种效应的发生是因为大质量物体扭曲了周围的空间，并像一个非常大的透镜一样，弯曲了来自更遥远物体的光线路径。在某些情况下，这会产生背景恒星发生位移的错觉。[爱因斯坦相对论解释（信息图）]
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（水也可以产生这种位移错觉；尝试将铅笔放入一杯水中，并注意铅笔浸没的一半看起来与干燥的一半断开连接。）
爱因斯坦预测，这些位移事件可用于测量单个恒星的质量。这是因为背景恒星位置偏移的程度取决于前景恒星的质量。但是当时的望远镜缺乏使这一梦想成为现实的灵敏度。
这项新工作背后的科学家表示，到目前为止，还没有人使用背景恒星的位移来计算单个恒星的质量。事实上，科学家测量单个恒星之间位移的例子只有另一个：在1919年的日全食期间，科学家们看到太阳使一些背景恒星发生了位移。这种测量之所以成为可能，仅仅是因为太阳靠近地球。
一篇描述这项新工作的论文于今天在线发表在《科学》杂志上。
宇宙透镜
爱因斯坦的广义相对论假设空间是灵活的而不是固定的，并且大质量物体（如恒星）会在空间中产生曲线，有点像保龄球在床垫表面上产生曲线。物体扭曲时空的程度取决于该物体的质量（类似地，较重的保龄球会在床垫上留下更深的印记）。
光线通常在空旷的空间中沿直线传播，但如果光线靠近大质量物体，则恒星在空间中产生的曲线就像道路上的弯道，导致光线偏离其先前的直线路径。
爱因斯坦表明，这种偏转可以将更多的光线 направлять 向观察者，类似于放大镜如何将来自太阳的漫射光聚焦到一个点上。这种效应使背景物体显得更亮，或者在前景物体周围形成一个明亮的光环称为爱因斯坦环。
天文学家已经观察到爱因斯坦环和“增亮事件”，当非常大的前景透镜（如整个星系）产生这些现象时。这些现象也已在银河系平面上被观察到，那里的单个恒星可能引起透镜效应。它也被用于探测其他恒星周围的行星。
在新的研究中，天文学家报告了首次观测到所谓的“不对称透镜”，涉及地球太阳系外的两颗恒星，其中背景恒星的位置似乎发生了变化。
位移的程度与前景物体的质量直接相关。空间望远镜科学研究所的天文学家、新论文的主要作者凯拉什·C·萨胡表示，对于像恒星这样相对“轻”的物体，位移非常小，因此更难以探测。以斯坦2051 B为例，天空中平面上的位移约为2毫角秒，大约等于从1500英里（2400公里）外看到的四分之一硬币的宽度，萨胡说。
测量如此细微的变化需要强大的仪器，例如哈勃望远镜的高分辨率相机，该相机于2009年安装。该仪器还使得能够挑选出位移恒星的光线，这颗恒星的光线在某种程度上被斯坦2051 B的光线所掩盖——就像萤火虫在灯泡旁边一样，萨胡说。
研究人员在2013年10月至2015年10月期间进行了八次测量，以便他们可以观察到白矮星在天空中移动，凌星背景恒星并产生位移。科学家们还在白矮星经过后观察了背景恒星的实际位置。
许多变量可能会影响科学家是否可以观察到更多类似的事件。这些变量包括两个物体的对齐、前景物体的质量和接近程度、前景物体和背景物体之间的距离以及望远镜的灵敏度。但萨胡表示，他认为他的团队已经证明了该方法的有效性，科学家可以使用该方法每年测量大约两到四颗附近恒星的质量。
恒星化石
白矮星是核心中氢燃烧殆尽并随后脱落外层的恒星。在这些恒星中的每一颗中，剩余的质量都坍缩成称为白矮星的致密核心。这种坍缩提高了这些物体表面的温度，因此它们可能比“活”恒星燃烧得更热。
“天空中至少97%的恒星，包括太阳，将变成或已经变成白矮星，”工程学和物理学教授特里·奥斯瓦尔特在佛罗里达州代托纳比奇的安柏瑞德航空大学的一篇《科学》杂志的随刊评论文章中写道。“由于它们是所有先前几代恒星的化石，白矮星是梳理我们自身星系等星系历史和演化的关键。”
斯坦2051 B的质量“100多年来一直是争议的焦点，”未参与这项新研究的奥斯瓦尔特说。
萨胡表示，科学家目前对白矮星的认识表明，这些物体的质量和半径揭示了有关它们如何形成、由什么构成以及由哪种恒星形成的重要信息。
先前对斯坦2051 B质量的测量表明，它主要由铁组成，但根据关于白矮星形成和恒星演化的公认理论，这一发现提出了一些问题，根据研究论文。例如，为了形成大量的铁，将成为斯坦2051 B的恒星必须极其巨大，但斯坦2051 B的半径表明它是由一颗不比太阳大多少的恒星形成的。
如果那些对斯坦2051质量的测量是正确的，那么它将迫使天体物理学家回到绘图板，弄清楚这样一个物体是如何形成的。萨胡说，天文学家意识到他们对斯坦2051 B质量的测量可能是不正确的，但他们无法确定。
通常，测量恒星质量的唯一方法是观察它如何与另一个大质量天体相互作用。例如，在两个恒星相互绕行的双星系统中，较重的恒星会对较轻恒星的运动产生较大影响，通过长期观察这两颗恒星的相互作用，科学家可以计算出越来越具体的恒星质量值。斯坦2051 B有一个伴星，但这两个天体轨道相距很远，因此它们对彼此的影响很小。
新的结果表明，斯坦2051 B实际上是一颗非常普通的白矮星，它与公认的形成理论非常吻合，萨胡说。它的质量约为太阳质量的0.68倍，表明它是由一颗约为太阳质量2.3倍的恒星形成的，萨胡说。相比之下，之前的测量将白矮星的质量定为太阳质量的0.5倍左右。他补充说，没有很多白矮星的质量和半径都被精确测量过。
“它证实了白矮星的质量-半径关系，”他说。“[天体物理学家]一直在使用该理论，很高兴知道它有坚实的基础。”
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