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    我国学者在分辨微引力透镜双像方面取得重要进展

    日期 2020-03-05   来源:数理科学部   作者:刘强 东苏勃  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(批准号:11573003、11721303)等资助下,北京大学科维理天文与天体物理研究所东苏勃研究员领衔的团队使用欧洲南方天文台的甚大望远镜光干涉阵(VLTI)的GRAVITY仪器,首次成功地分辨了微引力透镜双像。相关成果以“首次分辨微引力透镜像(First Resolution of Microlensed Images)”为题于2019年1月23日发表在《天体物理杂志》(The Astrophysical Journal)。论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaeffb。

      一个世纪前,爱因斯坦预言了微引力透镜现象,即背景恒星的光在经过观测者视线方向的一个天体时,会受其引力作用发生偏折而形成两个像。当透镜天体运动经过背景星的视位置时,恒星亮度产生变化。迄今为止,天文学家已探测到了数万个微引力透镜事件,但一直未能实现直接分辨间距极小(毫角秒量级)的双像。

      2001年,Delplancke等人提出了利用光干涉阵分辨微引力透镜双像的可能性,然而该方法极具挑战性,十几年来,人们进行了多次尝试,均已失败告终。利用VLTI GRAVITY,东苏勃团队观测了微引力透镜事件TCP J0507+2447,首次成功分辨了微引力透镜双像。通过测量双像的角间距,研究团队还以2%的高精度获得了爱因斯坦环的角半径这个关键参数(1.87±0.03毫角秒)。微引力透镜事件光变曲线的分析中通常存在的透镜质量-距离的参数简并,而通过测量爱因斯坦环角半径,能打破参数简并实现直接测量透镜质量,从而释放出微引力透镜方法的一项独特潜力——发现银河系中的孤立恒星级黑洞。

      2015年来,LIGO引力波天文台发现了多个双黑洞合并事件,这些令人震惊的发现引出了一个重要问题:这些数十个太阳质量的黑洞是如何形成的?无论是大质量恒星演化的终点还是发源于宇宙早期的奇特物理过程,理论都预言了大量的孤立(单)黑洞必然存在,而单、双黑洞族群的比例可为黑洞形成机制提供重大线索。然而,受到现有观测方法的限制,已知的恒星级黑洞都发现于双星之中。微引力透镜是唯一已知的可发现孤立恒星级黑洞的方法,但受参数简并的限制,人们长久以来无法在微引力透镜事件中确定性的区分黑洞和低质量恒星。该成果为利用微引力透镜法测量天体质量开辟了一个新途径,可用于未来搜寻银河系中孤立的恒星级黑洞。

    图.左:微引力透镜事件TCP J0524+2447的光变曲线;右: 微引力透镜的模型。




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