最接近的超大质量黑洞检验爱因斯坦的相对论

对环绕银河系中心巨型黑洞的恒星的新观测再次证实了爱因斯坦的理论

这张艺术家的渲染图显示了恒星环绕银河系中心超大质量黑洞(蓝色光环)的轨道。一项仔细的分析表明,恒星的轨道正在显示爱因斯坦广义相对论预测的微妙效应。

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我们星系中心附近的一颗巨星再次暗示,阿尔伯特·爱因斯坦关于引力的论断是正确的。

德国和捷克共和国的一组天文学家观测了位于超大质量黑洞附近的一个星团中的三颗恒星,该黑洞位于银河系中心。研究人员利用来自智利甚大望远镜和其他望远镜的数据,追踪了这些恒星在环绕巨型黑洞时的运动轨迹。

科学家说,其中一颗名为S2的恒星,其轨道显示出轻微的偏差,这可能表明了相对论效应。如果观测得到证实,那么它表明爱因斯坦的广义相对论即使在极端条件下也成立——在星系中心黑洞等天体产生的引力场中,该黑洞的质量是太阳的400万倍。广义相对论认为,大质量物体会弯曲它们周围的空间,导致其他物体偏离它们在没有任何外力作用下会遵循的直线。[宇宙中最奇怪的黑洞]


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科隆大学实验物理学教授、研究团队负责人安德烈亚斯·埃克特告诉Space.com:“大多数相对论测试都是用我们的太阳和恒星进行的,所以它们在1个太阳质量或几个太阳质量的限制范围内。或者最近用[激光干涉引力波天文台],那是几十个太阳质量。”

埃克特说,观测中使用的恒星距离黑洞太近了,以至于它们以1%或2%光速移动,并且它们接近黑洞的距离仅为地球-太阳距离的100倍左右,这按照星系标准来说是非常接近的。(冥王星与太阳的平均距离约为地球到太阳距离的39倍,大约为9300万英里或1.5亿公里)。

使用轨道天体来显示相对论效应并不新鲜;19世纪对水星的观测表明,它的运动偏离了艾萨克·牛顿的引力理论的预测。起初,天文学家认为他们发现了另一颗行星的证据,他们称之为火神星。爱因斯坦在1915年证明了相对论可以解释这种偏差。

水星的运动证明了爱因斯坦的正确性,但与超大质量黑洞相比,太阳的引力较弱。这就是为什么埃克特和他的团队开始研究爱因斯坦的理论是否在更极端的环境中成立。虽然引力透镜效应,即大质量物体对光的弯曲,表明大质量物体会弯曲空间,但最近的研究是首次有人对如此靠近黑洞运行的任何物体进行精确测量。

埃克特说,测量本身并没有那么精确。未来的工作将更好地了解恒星的位置,并缩小结果范围。他说,一个计划是获得更好的光谱测量结果,这将更精确地揭示S2的运动。

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