恒星圍繞銀河系巨型黑洞的運動再次證明了愛因斯坦是正確的
愛因斯坦的廣義相對論完美通過了極端黑洞的測試。一份新的研究報告表明，一顆恒星環(huán)繞人馬座A*(Sagittarius A*，銀河系中心的特大質(zhì)量黑洞）的公轉(zhuǎn)軌跡精確符合廣義相對論的預(yù)測。
德國加興馬克思-普朗克天體物理學(xué)研究所負(fù)責(zé)人、該研究的合著者萊茵哈德·甘澤爾（Reinhard Genzel）在一份聲明中說道：
“愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測，一個物體圍繞另一個物體運動的約束軌道并不是像牛頓引力理論中那樣是閉合的，而是在運動平面內(nèi)向前行進(jìn)。這一著名效應(yīng)在水星軌道中首次被發(fā)現(xiàn)，是第一個支持廣義相對論的有力證據(jù)?！?/span>
“一百年后，也就是現(xiàn)在，我們在一顆恒星圍繞致密射電源人馬座A*的公轉(zhuǎn)軌道上觀測到了相同的效應(yīng)?！备蕽蔂栄a充道，“這一觀測上的突破為人馬座A*是一個400萬倍太陽質(zhì)量的特大質(zhì)量黑洞提供了強有力的證據(jù)?！?/span>
位于智利的歐洲南方天文臺（ESO ）甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）的觀測結(jié)果首次揭示：正如愛因斯坦廣義相對論預(yù)測的那樣，一顆恒星圍繞銀河系中心特大質(zhì)量黑洞運動的軌跡形如玫瑰花結(jié)，而不是牛頓引力理論所預(yù)測的橢圓。在此前從未觀測過恒星繞特大質(zhì)量黑洞運動的這一效應(yīng)（史瓦西進(jìn)動）。這是一幅描繪恒星軌道進(jìn)動的藝術(shù)概念圖，為了視覺效果進(jìn)行了適當(dāng)?shù)目鋸?。（圖片來源：歐南臺（ESO ）/L 卡爾薩達(dá)（L. Cal?ada））
甘澤爾提到的運動叫做史瓦西進(jìn)動，它描述了天體橢圓軌道的一種旋轉(zhuǎn)模式。天體軌道最近點的位置每一圈都會發(fā)生變化，所以整體來看，軌道形狀就像一個玫瑰花結(jié)，而不是一個簡單的、靜態(tài)的橢圓。
在此之前，天文學(xué)家從未測量過一顆恒星繞特大質(zhì)量黑洞運動的史瓦西進(jìn)動。
該研究小組使用位于智利的歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡 (VLT)，追蹤了一顆名為S2的恒星，該恒星圍繞人馬座A*公轉(zhuǎn)，距離地球約26,000光年。在27年里，天文學(xué)家使用多種甚大望遠(yuǎn)鏡儀器對S2的位置和速度進(jìn)行了330多次的測量，其中一種儀器叫引力(GRAVITY)，于是該研究小組就取名為引力團組（the GRAVITY collaboration）。
這樣的長時間觀測是獲取S2進(jìn)動信息的必要條件，因為該恒星繞人馬座A*運行一周需要16個地球年。
“觀測到的進(jìn)動與廣義相對論的預(yù)測完全吻合”，研究人員說：“這說明未來很可能會有進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)?！?/span>
“S2的進(jìn)動測量很好地遵循了廣義相對論，使我們能夠嚴(yán)格限制人馬座A*周圍不可見物質(zhì)（比如彌漫的暗物質(zhì)和可能存在的較小黑洞）的數(shù)量。”
分別來自巴黎天文臺和法國格勒諾布爾行星和天體物理研究所的小組成員蓋·佩林（Guy Perrin）和卡琳·佩勞特（Karine Perraut）共同發(fā)表了聲明。她們還補充到:“這對于理解特大質(zhì)量黑洞的形成和演化具有重大意義?！?/span>
這個模擬顯示了軌道非常接近銀河系中心黑洞的一些恒星。其中一顆名為S2的恒星每16年繞軌道運行一周，并在2018年5月靠近黑洞。(圖片來源:歐南臺/L. Cal?ada / 太空引擎（spaceengine.org)
