恒星在黑洞周围上演“星空舞” 再次印证爱因斯坦的相对论

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恒星在黑洞周围上演“星空舞” 再次印证爱因斯坦的相对论

【环球网科技报道 记者 林迪】4月17日消息,据外媒《天文学与天体物理学》杂志发表的最新研究报告显示,天文学家利用欧洲南方天文台望远镜(一款位于智利阿塔卡马沙漠的全能望远镜)首次观测到一颗恒星环绕银河系中心超大质量黑洞运行,运行轨迹犹如舞动的“玫瑰花结”,而这也正好符合爱因斯坦广义相对论的预测结果。

据悉,牛顿的引力理论认为,恒星运行轨道应当像一个椭圆,但事实并非如此,这种玫瑰花结的恒星轨道再次印证了爱因斯坦的广义相对论;首次在水星轨道发现的太阳引力作用,是支持广义相对论的第一个证据。

广义相对论认为,宇宙空间、时间和引力存在相互作用,并且像黑洞这样大质量天体能够扭曲其周围的空间,影响周围恒星的运行轨迹。

资料显示,人马座A*(或简称为Sgr A *)是银河系中心的一个超大质量黑洞,是太阳质量的400万倍,距离太阳26000光年。太阳系位于银河系一个巨大旋臂边缘,而黑洞周围存在高密度恒星群,最新观测到这颗恒星就位于高密度恒星群,被命名为S2,目前,在大约125亿英里(200亿公里)的距离内与人马座A*黑洞进行着“亲密接触”,是冥王星离太阳距离的四倍。

据了解,作为距离黑洞最近的恒星之一,当S2接近黑洞时,自身会以3%的光速运动,绕黑洞运行一周需要16个地球年。对此,天文学家追踪观察了27年,研究团队总共对恒星的位置和速度进行了330次测量。

马克斯·普朗克外星物理研究所的天文学家斯特凡·吉列森表示,“在跟踪恒星运行了二十五年半之后,我们依靠精密测量技术发现S2在围绕人马座A *运行的史瓦西旋进(Schwarzschild precession)轨迹。”

该研究团队首次在围绕银河系黑洞的恒星中探测到这种轨迹,但它以爱因斯坦的理论为主导的。Schwarzchild旋进是爱因斯坦理论预测的轨道,它显示一个宇宙物体由于极大的引力和时空弯曲而在“形状像玫瑰花结”的轨道上围绕另一个轨道漂移。

我们可以把它想像成钟面,时钟的中心是一个黑洞,数字1上方的边缘是一个像S2的星星。当S2摆动到时钟的中心并绕过黑洞时,极重的重力和时空的曲率使它的轨道略微旋转。它向后摆动到时钟面的边缘,但发现自己位于时钟边缘的数字“ 2”上。

研究称,广义相对论也使我们更深入了解银河系中心的空间环境,由于该区域被银河系的气体和尘埃笼罩,因此我们很难从较远的距离进行观测,现在对S2恒星的27年观测验证了广义相对论。

对此,科隆大学天体物理学家、该论文的共同作者安德烈亚斯·埃卡特(Andreas Eckart)指出,“如果足够幸运的话,我们可能会捕获到距离更近的恒星,它们能够真正感受到黑洞的旋转,而这将成为广义相对论完全不同的验证。”

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