03.01 一顆以光速3%飛行的恆星,將在未來幾個月內撲向銀心黑洞

一顆以光速3%飛行的恆星,將在未來幾個月內撲向銀心黑洞

銀心黑洞人馬座A*發出的X射線閃光。維基百科

一顆以光速3%飛行的恆星,將在未來幾個月內撲向銀心黑洞

S0-2是近距離圍繞銀心黑洞運行的少數幾顆恆星之一(S0-2的軌道為淺藍色)。幾個月後,S0-2將到達“近黑點”。天文學家將藉此機會對愛因斯坦的廣義相對論進行檢驗。凱克天文臺 / UCLA 銀心研究小組

在距離我們26000光年的銀河系中心,潛伏著一個巨大的黑洞。這個黑洞名叫人馬座A*,它的質量可以達到太陽的400萬倍。恆星如果靠近這樣的黑洞,從黑洞的外圍掠過,它們的飛行速度會被加速到每小時3000萬公里,幾乎可以達到光速的3%。

天文學家在銀心黑洞附近發現過不少這樣的恆星。其中的一顆編號為S0-2。在對其進行了長達16年的監視後,天文學家終於可以預言,這顆恆星將於未來幾個月內近距離飛掠人馬座A*。

天文學家十分期待這次飛掠,因為這是一個千載難縫的機會,可以讓我們對愛因斯坦廣義相對論的又一個預言進行檢驗。

愛因斯坦的這個預言名為引力紅移。根據廣義相對論,大質量天體能夠彎曲時空。而當一顆恆星接近一個質量極大的天體,比如銀心黑洞時,它發出的光會經歷一個越出時空“引力井”的過程。這會導致星光中的光子失去能量,波長變長,看起來偏紅。

S0-2接近銀心黑洞,給了天文學家一個絕好的機會,來檢驗引力紅移。幾個月後,S0-2和銀心黑洞人馬座A*的距離將是17光時,只相當於冥王星和太陽距離的三倍。這意味著銀心黑洞的強大引力將對S0-2產生可感的影響。

S0-2環繞銀心黑洞的週期大約是16年,雖然上一次它接近人馬座A*時天文學家也觀察到了,但當時的技術還不足以檢測出S0-2星光中的紅移現象。而今天,已經萬事俱備。

在慶祝等到這個機會之前,天文學家還要做一件事,即確定S0-2並非雙星。圍繞銀心運行的許多這類恆星都是雙星。如果S0-2也是,那將會使天文學家在它身上觀測引力紅移現象變得十分困難。

所幸的是,根據近期一篇發表在《天體物理學》雜誌上的論文,我們可以比較樂觀地認為,S0-2並非雙星。雖然我們還不能斷定它一定沒有伴星,但即使有,伴星的質量也十分小,不足以在它達到離黑洞最近的地方時,對即將展開的一系列觀測行動產生影響。

正如相關研究的負責人Devin Chu所言,“我們已經等待了16年之久,我們已經迫不及待地想看看,一顆恆星在受到黑洞的強大引力影響時會發生什麼?愛因斯坦的相對論是否能夠再一次經得起考驗?亦或這顆恆星會有違反已知物理學定律的表現?讓我們拭目以待。”

一顆以光速3%飛行的恆星,將在未來幾個月內撲向銀心黑洞


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