4.微引力透镜法

爱因斯坦重新思考了引力的概念，将其定义为时空的几何属性，而不是物体之间的神秘吸引力。大质量物体会扭曲时空，既然时空弯曲了，那么光线经过大质量物体附近时也会弯曲。根据广义相对论，引力透镜效应就是当背景光源发出的光在引力场（比如恒星、黑洞、星系、星系团等）附近经过时，光线会像通过凸透镜一样发生弯曲。

光线弯曲的程度主要取决于引力场的强弱。分析背景光源的扭曲，就可以研究中间作为“透镜”的引力场的性质。根据强弱的不同，引力透镜现象可以分为强引力透镜效应、弱引力透镜效应和微引力透镜效应。

图5-16 恒星引起的微引力透镜

如图5-16所示，当一颗较近的恒星引力弯曲并聚焦另一颗遥远恒星的光时，就会发生微引力透镜现象，使那颗遥远的恒星暂时看起来更亮。这是因为引力可以将远处恒星的光线聚焦到观察者，就像放大镜可以将太阳光聚焦到纸上，形成一个很小的、非常亮的点。由于恒星的持续透镜作用，遥远恒星会在一个月左右的时间里逐渐变亮。随着透镜恒星慢慢远离，较远的那颗恒星就会逐渐恢复到之前的亮度。

图5-17 恒星和行星引起的微引力透镜

如果作为透镜的、近处的恒星有行星围绕，那么这颗行星也会弯曲并聚焦远处恒星的光，造成可测量的影响。你可以在图5-17中看到，遥远的恒星开始变亮，然后在图线上会出现一个来自行星透镜作用的短暂闪烁，这就是行星引起的微引力透镜效应。

天文学家无法预测这些透镜现象会在何时何地发生，所以他们必须在很长一段时间内持续观察天空。当他们记录下一颗恒星在透镜天体的引力作用下变亮和变暗时，他们会分析数据以获得关于恒星或者行星的信息。有的时候，太空中自由漂浮的行星，也就是那些不围绕恒星公转的行星，也会形成快速微引力透镜事件（持续几天）。天文学家观测到了一些这样的事件，由此发现流浪行星在银河系中非常普遍。

微引力透镜现象只会在两个星体和地球几乎成一条直线时才会出现，由于地球和星体的相对位置会不断改变，所以这种透镜事件一般只会持续数周。因为需要精确对准，天文学家就需要观测大量背景恒星，才能发现行星造成的微引力透镜现象。这种方法对于处在地球和银河系中心之间的行星特别有效，因为银河系中心可提供大量背景恒星，使得天文学家容易观测到微引力透镜现象。

目前，用微引力透镜法发现的系外行星超过150颗，这种方法的缺点是透镜效应不能重复观测，因为星体的直线排列几乎不能重现。另外，因为这样发现的系外行星往往在几千光年之外，所以也不可能以其他方法再次观测。然而若有足够的背景恒星和测量的准确度，这种方法可以帮助科学家进一步确认地球2.0在银河系中是普遍存在的。