什么是引力微透镜

引力透镜
引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象,由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲（光线沿弯曲空间的短程线传播）.如果在观测者到光源的视线上有一个大质量的前景天体则在光源的两测会形成两个像,就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样,这种现象称之为引力透镜效应.对引力透镜效应的观测证明阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述.
在有些情况下,起引力透镜作用的天体是一个星系,它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像.有些天文学家认为,多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度.研究引力透镜对遥远类星体光线的影响,有助于解决关于宇宙年龄和宇宙当前膨胀速率的争论.
当银河系中一个暗天体正好在一较远恒星（如麦哲伦星云中的一颗恒星）前经过,使得它的像短暂增亮,就是较小规模的引力透镜效应.单个恒星造成的这种引力透镜有时叫做“微透镜（Microlensing）”.1993年,天文学家利用微透镜效应观测到银河系中存在一种暗物质（dark matter）,称做 MACHOs（massive compact halo objects,致密暗天体）.

就像一件古老的羊毛衫，银河系绝对应该充满了黑洞。

根据我们最好的估计，银河系中应该有多达1000万到10亿颗质量的黑洞，它们平静地漂移在银河系中。当计算它们的数量时，只有一个问题：除非它们设法在它们的引力场中捕获一些经过的物质，否则它们基本上是看不见的。

然而，不可见并不意味着不可检测。这个国际科学家小组首次成功地探测到了5200光年之外的一个孤立的、静止的黑洞。他们的发现已经上传到预打印服务器 arXiv上，但还有待同行审查。

他们是怎么做到的？但，由于我们目前（可能永远都不会）有直接探测黑洞的工具，我们必须观察它对周围空间的影响。对于一个静止的黑洞，这种效应是引力的。因为黑洞的引力场是如此极端，它扭曲了任何可能穿过它的光。

因此，当某种看不见的东西放大了一颗遥远恒星的光线，使它变得异常明亮时，天文学家就知道它可能是经过了一个引力场。

这种现象被称为引力微透镜，我们用它来辨认小的、暗淡的天体，否则我们的望远镜可能很难发现它们。但这是我们第一次看到一个孤独的黑洞。

太空望远镜科学研究所的 Kailash Sahu领导的一个天文学家小组写道：我们首次报告了一个孤立的恒星质量黑洞的明确探测和质量测量。

“我们表明，透镜不发射可探测到的光，再加上质量高于白矮星或中子星的质量，证实了它的黑洞性质。”

当带有引力场的物体几乎正好经过一颗遥远恒星的前面时，就会发生引力微透镜效应。

这个引力场引起时空的曲率；当光穿过引力场时，它跟随着这个曲率，导致它的路径有效地“弯曲”。这会放大光线，也会使遥远恒星的表面位置发生微小的变化。

先前的微透镜事件已经导致了太阳系外行星和恒星的探测，这些行星和恒星太暗而看不见。每年监测天空的实验都会检测到成千上万的微透镜事件，其中大多数都是在其他恒星前面运动的恒星，这并不奇怪，考虑到有多少恒星在那里。

2021年6月2日，两个独立的微透镜测量——光学引力透镜实验（OGLE）和天体物理学微透镜观测（MOA）——独立记录了7月20日达到顶峰的一次事件。

这一事件被命名为MOA-2021-BLG-191/OGLE-2021-BLG-0462 （简称为MOA-11-191/OGLE-11-0462，因为它是一个嘴巴），非常引人注目。它不仅长得不同寻常，大约270天，而且显示出不同寻常的高放大率。由于高倍放大事件对扰动很敏感，例如可能从绕透镜物体旋转的行星上看到的扰动，科学家们汇集在一起进行后续观测和分析。

到2021年为止，使用哈勃太空望远镜对该区域进行了八次不同的观测。除了这些数据， Sahu和他的团队开始计算数据，他们发现最适合这些数据的是黑洞，而不是恒星。

事实上，他们甚至能够对黑洞进行测量。在遥远恒星的光线下观察到的变化使研究小组得以计算其质量和运动。们发现，黑洞的质量大约是太阳的7.1倍。使得它的视界只有42公里（26英里）宽。

花一点时间去惊叹吧。学家们通过研究一颗较远恒星的变化光线，能够在5000光年之外探测到一个不可见的物体，其长度不到大峡谷的十分之一。那真是太棒了

在这里，它变得更酷。研究小组计算了该物体在银河系中的运动速度：45公里（28英里）每秒。这使得它不仅仅是一个老黑洞，而是一个逃跑的黑洞。

它可能是在它的前体恒星在超新星爆发时被抛出太空的。如果这样的超新星爆炸是不平衡的，这种不均匀的力可以将恒星坍塌的核心抛向太空，我们称之为“出生踢”。我们以前见过这些恒星：白矮星 LP 40-365和脉冲星PSRJ0002+6216就是两个例子。

2021年的一项研究发现，在银河系周围可能有数以百万计的被自然踢过的黑洞在高速旋转。MOA-11-191/OGLE-11-0462就是其中之一，那将是难以置信的酷。

它可能是漂移通过一个高密度的空间区域的物体。研究人员说，未来的工作可能包括使用灵敏的X射线望远镜，以确定假定的黑洞正在从周围的星际介质中吸收任何物质。

此外，未来的仪器甚至可以探测到更孤立的恒星质量黑洞。旦一个种群被发现和研究，我们将能够利用这些数据来更多地了解MOA-11-191/OGLE-11-0462和一般银河系中的黑洞。

该小组的研究成果已提交给《天体物理学杂志》，可在 arXiv上找到。