[解密] 银河系黑洞周围现神秘恒星 秒速达上万公里

  (Everett/编译)据国外媒体报道,科学家在银河系中央大质量黑洞附近发现了一颗“高速运行”的恒星,这一发现为测试爱因斯坦相对论提供了一个诱人的观测对象。新发现的恒星被命名为S0-102,轨道周期仅为11.2年。该恒星是在银河系中央高密度空间附近发现较大天体,运行速度达到了每秒6600英里,约为每秒10600公里。



  位于夏威夷莫纳克亚山上的凯克望远镜


  S0-102恒星是在银河系中央黑洞附近处于短周期轨道上的第二颗天体,另外一颗编号为S0-2的恒星轨道周期只有16年左右。根据美国洛杉矶加州大学天体物理学家、本项研究报告的合著者安德烈·盖赫兹(Andrea Ghez)介绍:“我们本次发现的昏暗恒星轨道非常靠近银河系中央的超大质量黑洞,在之前也发现靠近黑洞事件视界运行的恒星,但本次发现的恒星比前者更靠近黑洞事件视界100倍,显示了在这一奇特的时空中快速运行的天体及其演化特性,在事件视界的那一边没有任何东西,包括光在内都无法逃出黑洞的引力场。”


  科学家认为我们第一次对该天体的观测计划就是先发现其存在,下一步将在基础物理学上进行研究,因为这是一个无与伦比的检验相对论的机会。恒星处于短周期轨道上使得科学家可仔细观察相对论效应,黑洞的质量是太阳的四百万倍左右,但“个头”仅相当于太阳的十倍,距离地球大约26000光年,被命名为人马座A*。根据爱因斯坦的相对论,大质量的天体位于宇宙空间中可弯曲周围的时空,该事实在此之前已经被证明过多次,但是该理论从来没有在一个大质量黑洞周围证实。


  现在,盖赫兹和他的同事开始测试在如此靠近黑洞的恒星轨道上将会发生什么,如果爱因斯坦相对论是正确的,那么随着每次公转的发生,轨道将出现轻微的变动,也就是说每次公转并不会返回相同的点,并逐渐形成类似菊花花瓣的图案。为了最好地确定黑洞对周围天体的影响,研究人员需要观测一个完整的周期,尤其是知道当恒星处于最接近黑洞的近质心距时会发生哪些事件。


  根据哈佛大学理论天体物理学家阿维勒布(Avi Loeb)介绍:“这是一个重要的发现,因为对于非常靠近事件视界的恒星而言,引力场将变得更强,影响将更为显著。”尽管S0-102恒星的亮等较S0-2恒星昏暗16倍,但观测技术正在不断快速发展,或者将来还有更多的恒星在人马座A*黑洞周围轨道上被发现,比想象中更靠近黑洞的事件视界。


  但科学家认为该系统周围的宇宙空间中可能存在其他未被发现的天体,使得很难将爱因斯坦的时空理论用于测试黑洞与一颗恒星的相互作用机制。这是因为恒星的轨道受到人马座A*黑洞的引力场作用,如果同时也受到另外一个天体的作用,这就需要考虑处于该黑洞周围轨道上第二颗恒星的引力效应。根据本项研究论文的合著者盖赫兹在声明中介绍:“对S0-102恒星与S0-2恒星观测将首次揭示黑洞周围真实的时空几何。”


  近日出版的《科学》期刊上提到对相对论进行验证并不能仅对一颗恒星进行观测,同时还有其他恒星存在与该黑洞周围的轨道上,甚至比S0-102恒星的周期更短。由于黑洞周围具有强大的引力,距离太近的恒星会被黑洞撕裂并吞没,进行本项研究的科学家团队此前认为位于人马座A*黑洞附近的恒星较为古老,但事实上并非这样,S0-2被证明是一颗年轻的恒星,而S0-102恒星也可能是非常年轻的。


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