恆星環繞銀心黑洞跳著奇妙舞步!愛因斯坦又對了

銀河系中心距離我們約26000光年,這裡潛伏著一個質量超過太陽400萬倍的超大質量黑洞,名曰人馬座A*。在強大引力場的作用下,大量恆星環繞著人馬座A*運轉,吸引了科學家的廣泛關注。

恆星環繞銀心黑洞跳著奇妙舞步!愛因斯坦又對了

通過分析人馬座A*周圍恆星的運動情況,科學家不僅能夠估算出人馬座A*的質量,還可以在極端條件下對愛因斯坦的廣義相對論進行檢驗。

在銀心區域的諸多恆星中,S2無疑是最著名的一顆,科學家已經對它嚴密追蹤了近30年,並且取得不少成果。比如,2015年5月,當S2近距離飛掠人馬座A*時,科學家發現S2的星光被人馬座A*強大的引力拉長,發生明顯的引力紅移現象,而且其波長的變化情況與廣義相對論的預測完美相符。

恆星環繞銀心黑洞跳著奇妙舞步!愛因斯坦又對了

現在,在一項新研究中,科學家根據過去近30年的探測數據,尤其是歐洲南方天文臺甚大望遠鏡近幾年的精確測量,得到S2確切的運行軌道,發現另一種神奇的相對論效應——史瓦西進動。這是人類首次探測到環繞超大質量黑洞運轉的恆星的史瓦西進動。

“在對這顆恆星的運行軌道追蹤了超過25年後,我們的精確測量終於捕捉到S2在環繞人馬座A*運轉時的史瓦西進動。”領導這項新研究的科學家斯特凡·吉勒森(Stefan Gillessen)表示。

恆星環繞銀心黑洞跳著奇妙舞步!愛因斯坦又對了

根據愛因斯坦的廣義相對論,一個物體環繞另一個物體運轉時,軌道並不像牛頓引力理論所預測的那樣是個穩定的閉合橢圓,而是會不斷旋進,看上去就像朵玫瑰花。

當初水星近日點進動問題困擾人們多時,橫空出世的廣義相對論對此作出了很好的解釋,這也成為了廣義相對論的首個驗證。一百多年後,我們發現人馬座A*附近的恆星也在跳著奇妙舞步,具備同樣的效應。

天文學家利用歐南臺甚大望遠鏡上的GRAVITY、SINFONI和NACO三臺儀器,對S2的位置和速度進行了超過330次探測,最終得到這顆恆星確切的運行軌道——S2的公轉週期大約為16年,最近時距離人馬座A*不到200億千米,最高速度接近3%光速,且存在史瓦西進動。更重要的是,這項研究所探測到的S2史瓦西進動情況與廣義相對論的預測完全吻合。相關成果已經發布在《天文學和天體物理學》上。

嗯,愛因斯坦又對了!

https://phys.org/news/2020-04-eso-telescope-star-supermassive-black.html


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