爱因斯坦又对了,恒星轨道真的是玫瑰花形

爱因斯坦又对了,恒星轨道真的是玫瑰花形

爱因斯坦是对的:最近,天文学家证明了广义相对论的另一种预测是正确的---银河系中心的黑洞改变了附近恒星的运动轨道,随着时间的推移,这些轨道最终会形成玫瑰花形(上图),这是研究人员首次证明这种所谓的Schwarzschild进动。

广义相对论构成了我们物理世界观的基础,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)于100多年前就制定了该标准,到目前为止,他的预测和方程式大部分已经被证明,但是还有其他一些可以从爱因斯坦理论中推导出的现象尚未被证明,比如“椭圆形轨道会绕黑洞不断变换角度,最终形成玫瑰花形”这个推测。

一个大物体的引力会弯曲时空,从而使绕该物体运动的天体轨道发生微妙的变化,爱因斯坦这一相对著名的推测是首次在水星绕太阳的轨道上被观测到,是广义相对论有效性的第一个证据。具体来说,根据传统的开普勒的天体力学,水星行星的椭圆轨道应始终在空间的同一点处到达距太阳最近的点;但是爱因斯坦的理论预测,这个近日点甚至整个轨道都在不断变化,从长远来看,水星的轨道会绕黑洞以类似玫瑰花形状铺开。

爱因斯坦又对了,恒星轨道真的是玫瑰花形

最近,来自“Gravity Collaboration”组织的天文学家们在银河系中心黑洞周围发现了这种所谓的Schwarzschild进动,证实了黑洞的确会导致这样的现象。 他们观察的对象是S2恒星,这颗恒星每16年绕中心黑洞旋转一次,它距离射手座A*200亿公里,光只要走17个小时就能到达。

为了重建这颗恒星的轨道,天文学家使用了智利超大型望远镜(VLT)的观测数据,该数据可以追溯到30年前。 VLT的四台望远镜可以相互连接,以使其分辨率与130米单筒望远镜的分辨率相对应。只有这样,才能以所需的精度跟踪S2的位置及其轨道的位置。

爱因斯坦又对了,恒星轨道真的是玫瑰花形

完美的玫瑰花形

结果:恒星S2的每个绕黑洞公转轨道之间移动0.196至0.272度。正如爱因斯坦所预言的那样,这颗恒星表现出Schwarzschild进动:其椭圆轨道随时间旋转并因此形成玫瑰花结。研究人员的报告说,观测到的轨道偏移程度也与相对论确定的值非常吻合,为0.202度。

天文学家说:“我们的观测结果与广义相对论完全吻合。”因此,该观察首次证明了爱因斯坦预测的相对论轨道效应在超大质量黑洞附近也是有效的。

发现隐藏的“伴侣”的证据

另一方面,测得的S2轨道进动也提供了有关这个黑洞附近还隐藏着什么的信息。 “由于S2的测量结果很好地遵循了相对论,因此我们可以对射手座A *周围存在多少不可见物质(例如分布的暗物质或较小的黑洞)进行严格的计算。” Gravity Collaboration的天文学家解释说。

最后,研究人员得出的结论是,该中心黑洞附件还有另一个黑洞,但其质量最多只有100个太阳质量,这远低于之前的假设。此外,他们还算出,该黑洞附近扩散的气体云或暗物质的积聚不超过8000太阳质量。


分享到:


相關文章: