引力透镜(3)

这一篇主要谈论微引力透镜,其实本来讲完强透镜效应本来想接下去说弱的.但最近正好要在文献阅读课上讲一篇微引力透镜的文章,所以就先聊聊这个吧.

说微引力透镜,其实还强引力透镜的一种.回顾以前的内容,强引力透镜现象是由于有一个强大的引力源,比如星系团之类的存在,而使得在这个引力源背后的天体发出的光产生强烈扭曲的情况.微引力透镜效应在这一点上并没有什么本质的不同.之所以称为'微',是因为作为透镜的天体质量很小,小的只有太阳质量的量级,这种效应的时标很短,发生的概率很小.

爱因斯坦实际上很早就计算过微引力透镜的有关性质,不过他发现这种事件的观测效应太小了,所以放弃了进一步的工作.但随着技术的不断进步,在60年代以后,微引力透镜又进入了人们的视野.1986年,著名天体物理第一次引入了"微引力透镜"这个称呼.

最早,寻找微引力透镜现象的人主要想研究的是银河系伴星系中那些一小团一小团的暗物质.但最近几年里,人们发现,为引力透镜实际上是寻找地外行星的有力手段.

想法还是挺简单的,近处作为透镜的恒星与背景恒星在天球上很近的擦肩而过(实际距离很远,但我们看到两个恒星在天空中的位置重合在一起了).这样背景恒星的亮度会由于透镜的影响发生突然的光变.如果作为透镜的恒星并不孤独,而是带有一个或者多个伴侣的话,那么引起背景恒星的光变便会非常的有特点.人们可以通过模型拟和定出行星系统到恒星的距离,行星和恒星的质量之比.

这一寻找地外行星的方法非常的有吸引力.第一,这个方法对行星的质量不敏感.不像其他的方法,只能看到比较大的地外行星.微引力透镜使我们可以追踪地球质量的行星.第二,这个方法对行星相对恒星位置很敏感,而最容易探测到的区间,恰好和最可能存在生命的行星所在的区间类似.


然而观测的难度是巨大的,首先恒星对恒星的引力透镜现象就是非常难以发生的.大约每看到几百万颗麦哲伦云里的恒星,才能够目睹一次恒星对恒星的引力透镜事件.第二,行星系统的微引力透镜现象可以看作一个由恒星引起的主光变,加上一个由行星引起的次级光变.而次级光变的时间非常短暂.并且,虽然可以用这种方法看到行星,但之后,随着两颗恒星位置的离开,我们没有什么办法可以做跟踪观测.

然而科学家们还是乐观的.当年爱因斯坦认为完全不可能看到的事件,我们今天已经以相当高的精度观测到.也许在不久的将来,以上的困难都会被克服.