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德国嘉兴的马克斯·普朗克外星物理研究所的一个研究小组在智利的阿塔卡马沙漠用一个非常大的望远镜跟踪了它27年。 如果一颗恒星正在超大质量黑洞的边缘“疯狂探索”,它的位置是什么?经典的牛顿引力理论被认为是椭圆形的,而爱因斯坦100年前提出的广义相对论预测了一个复杂的玫瑰形状。

4月16日,欧洲南方天文台宣布,经过27年的努力,人类终于通过超大望远镜(VLT)描绘出这样一颗恒星围绕着银河系中心的黑洞运行。它的轨迹表明爱因斯坦又是对的。

史瓦西进动艺术素描

事实上,我们印象中天体的椭圆轨道只是一个简单的近似值。广义相对论考虑了许多复杂的因素。据信,在天体完成一个椭圆圆后,下一个椭圆圆会有轻微的偏差。每个椭圆形的圆圈就像一个花瓣,最后它被旋转成一朵“玫瑰”。

这种现象被称为“史瓦西进动”。以围绕恒星运行的行星为例,即恒星的轨道从离恒星最近的“近日点”开始。一圈之后,它们不会回到原来的位置,而是会继续有规律地螺旋上升。

对我们的地球来说,这种岁差造成的偏差可以忽略不计,但对离太阳更近的水星来说,这种偏差要明显得多。早在1859年,法国天文学家李维就发现水星轨道的近日点正在改变。即使考虑到岁差和邻近天体如地球和金星的影响,与牛顿引力理论的偏差达到了每世纪43角秒。科学家曾怀疑水星轨道上还有一个离太阳更近的火神。

“火神”并不存在,当然,真正的偏差在于人类对重力的认知。当引力场强度达到一定水平时,牛顿的经典理论不再适用,必须邀请更先进的知识。水星的“迷失位置”成为爱因斯坦广义相对论的最早证据。

那么,如果一颗恒星围绕一个黑洞旋转,一朵玫瑰能在极端的引力场中开花吗?

人马座A*是一个超大质量黑洞,休眠在距离太阳26000光年的银河系中心,密集的星团在附近盘旋,为科学家提供了一个研究极端物理现象的自然实验室。

银河系中心黑洞周围恒星的轨道

其中一颗名为S2的恒星是最大胆的,距离黑洞只有200亿公里(约为太阳和地球之间距离的120倍),每16年完成一次自转。当它在最近的点飞过黑洞时,它的速度可以达到接近光速的3%。

位于德国嘉兴的马克斯·普朗克外星物理研究所的一个研究小组在智利的阿塔卡马沙漠用一个非常大的望远镜跟踪了它27年。

为了描述S2复杂的轨道运动,他们总共进行了330次观测,记录了大量的位置和速度数据。黑洞周围恒星的“史瓦西进动”终于得到了证实。

MPE主任莱因哈德·根泽尔同时表示,这一突破性发现也证实了人马座A*的性质,人马座A *是一个质量约为太阳400万倍的超大质量黑洞。

此外,相关的观测结果也对银河系中心的其他雾给出了新的限制,例如暗物质的比例和其他小黑洞的存在。

神秘的银心

S2不是最接近人马座A*的明星。如果建造一个更先进的39米口径的“大望远镜”,科学家们相信可以找到隐藏在黑洞附近的恒星,这样就可以更深入地感受到射手座A*的旋转和质量,并可以确定周围的时间和空的位置。这上升到广义相对论的更深层次。(记者于)

责任:吉爱玲

来源:卢萨社中文网

标题:人类第一次看到恒星在超大质量黑洞附近盘旋。

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