DeepTech深科技▲爱因斯坦又对了！恒星在绕着超大质量黑洞“画花瓣” 4月16日

4月16日，国外媒体曝出天文学家利用欧洲南方天文台（ESO）的超大望远镜（VLT）观测到一颗恒星在银河系中心，环绕着超大质量的黑洞运转着。这一发现验证了爱因斯坦提出的广义相对论中所预测的结果。
这一期待已久的结果是在天文学家近30年的追踪观测之下，依靠近年来发展得越来越精确的科学观测手段才最终得以实现。
牛顿在其引力理论中预测恒星的运转轨道应该类似于椭圆形，但这次观测到的围绕黑洞运转的恒星，其轨迹形状看起来像一个玫瑰花结。这支持了爱因斯坦广义相对论中的预测：一个天体围绕另一个天体的束缚轨道并不是封闭的，不像牛顿万有引力定律那样，而是在运动平面上向前进。

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图|“玫瑰花结”一般的运转轨迹（来源：ESO/L.Cal?ada）
此前，人们观测到的水星围绕太阳的运转轨迹形状是支持广义相对论的第一个证据。
早在1859年，法国天文学家勒威耶发现了根据牛顿万有引力定律计算的水星近日点的进动值与观测到的结果存在差异。他发现实际观测值要比根据牛顿定律计算的理论值每世纪快38秒，这在当时引发了天文学家们的广泛关注。他们猜测这个差异是否会因为一个比水星更靠近太阳的行星，受到其引力干扰而引起的？但后来经过多年努力搜索，谁也没有找到这颗“神秘的行星” 。
而后，爱因斯坦在1915年发表了著名的广义相对论，成功地解释了这个问题。如今在一百多年之后，天文学家发现的环绕在银河系中心的人马座A*（SagittariusA* ，一个非常光亮且致密的射电波源）身边的一颗恒星（S2）存在相似的特征。
这一观测结果提供了新的爱因斯坦广义相对论正确的证据，同时还进一步验证了人马座A*应是一个比太阳质量要大上400万倍的超大质量黑洞。

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图|银河中心位置的图像，在正中包含着一个被称为SgrA*的黑洞，被标记为橙色的十字， S2则是本次观测到的环绕SgrA*的恒星（来源：ESO/MPE/S.Gillessenetal.）
人马座A*距离太阳26,000光年，其很有可能是离地球最近的超大质量黑洞，因此也被人们认为是研究黑洞物理的最佳目标。
人马座A*周围有这密度较高的恒星群，这为物理学提供了一个从未被探索过的极端重力环境中测试的独特实验室。这次天文学家的发现——被称为S2的恒星也位于该高密度恒星群之中，它在不超过200亿公里的距离内环绕着人马座A*这个“超大质量黑洞”运转，它也是迄今为止发现的距离人马座A*最“亲密”的恒星之一。当然，或许“亲密”程度也有限，两者的距离大概是太阳到地球距离的120倍。
2018年通过ESO的超大望远镜观测，天文学家就发现，当S2距离人马座A*最近时，其移动速度会超过每小时2500万公里，几乎是光速的3% ，每16年完成一次轨道运转。
“在跟踪这颗恒星在其轨道上运转了超过25年之后，我们的精密测量技术在它环绕人马座A*的轨道上终于发现了有力的证据，成功检测到了S2存在史瓦西进动效应。 ”德国马克斯-普朗克研究所的天体物理学家StefanGillessen说。他领导了这次对S2的测量分析研究，并发表在了《天文学与天体物理学》（Astronomy&Astrophysics）期刊上。

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图|S2在非常接近“超大质量黑洞”时的轨迹：当它靠近黑洞时，很强的引力场会使恒星的颜色略微移向红色，这是爱因斯坦广义相对论的作用；在此图形中，为清晰起见，夸大了对象的颜色效果和大小（来源：ESO/M.Kornmesser）