银河系最快恒星绕黑洞一圈仅8.7年,时速9000万公里
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你可能也好奇过,银河系中心那个400多万倍太阳质量的庞然大物身边,到底有什么在围着它转?
最近,天文学家真的发现了一颗创纪录的恒星——它贴着银河系中心的超大质量黑洞人马座A*(Sgr A*)飞行,轨道之紧、速度之快,都刷新了人类已知的纪录。
说人话就是:这颗名为 S301 的暗弱恒星,每 8.
7年 就绕黑洞一圈,掠过黑洞时速度高达每小时 9000万公里 ——大约是光速的 8% 。
这项发现发表在8月19日的《自然》杂志上。
一颗恒星,怎么就成了“探针”?
银河系中心距离我们大约 2.
7万光年 ,那里是物理学家眼中最棒的自然实验室之一。
几十颗恒星挤在黑洞周围,沿着紧凑的轨道狂奔。
因为那里的引力比我们能近距离观察的任何地方都强得多,这些恒星的行为方式,是牛顿当年完全预料不到的。
研究共同作者、德国马克斯·普朗克地外物理研究所的博士生 Felix Mang 告诉Live Science:“围绕Sgr A*运行的恒星非常有趣,它们就像弯曲时空中的发光探针。
” 在此之前,承担这项“探针”任务的是恒星 S2 ,一颗沿16年轨道运行的明亮恒星。
天文学家从1992年就开始追踪S2,已经看它跑完两圈多。
正是对S2的追踪,验证了爱因斯坦广义相对论的两个标志性预言: 光从黑洞引力井中爬出来时会损失能量(引力红移) 它的椭圆轨道会缓慢旋转(史瓦西进动) 这两个效应只取决于黑洞的质量。
但黑洞还有第二个属性—— 自转 。
一个旋转的黑洞会拖拽周围的空间结构,就像勺子搅动蜂蜜一样。
这种效应随距离衰减得极快,所以想测量黑洞的自转,就需要一颗比S2更贴近黑洞的恒星。
为什么测量黑洞自转这么重要?
测量黑洞自转的意义,远不止于黑洞物理本身。
Mang解释说,广义相对论的一个主要替代理论“假设存在一种基本的第五种力,它可能源于引力与量子物理的统一”。
如果爱因斯坦的预言有任何偏差,都应该在这些恒星的轨道中显现出来。
到目前为止,他说,“只能推导出一个上限,而且这个上限在逐步降低”——换句话说,爱因斯坦的理论目前还没有裂缝,但测试一直在收紧。
S301:一颗刷新纪录的暗弱恒星 S301就是在这样的背景下登场的。
天文学家利用欧洲南方天文台甚大望远镜上的 GRAVITY仪器 拍摄的图像,在银河系中心发现了一颗新的、非常暗弱的恒星,它正以极近的距离绕黑洞飞行。
这颗恒星的轨道有多夸张?
公转周期: 8.
7年 (S2是16年) 掠过黑洞时速度:约 9000万公里/小时 (约光速的8%) 轨道之紧:大约十年内,研究人员就应该能测量出它的自转速率 想想看,我们太阳系最内侧的水星绕太阳一圈要88天,而S301绕一个质量是太阳430万倍的黑洞一圈只要8.
7年——这还是在它贴着黑洞边缘飞的情况下。
接下来会发生什么?
S301的发现,意味着天文学家手里多了一把更锋利的尺子。
因为它的轨道比S2更贴近黑洞,受黑洞自转拖拽效应的影响会强得多。
如果广义相对论有任何需要修正的地方,S301的轨道变化可能会率先露出马脚。
当然,科学界目前还没定论。
但可以确定的是,未来十年,这颗暗弱的恒星会成为天文学家紧盯的目标。
它每8.
7年绕一圈,意味着我们不用等太久就能看到它完整跑完一圈,从而获得更精确的轨道数据。
这件事本身没那么神奇,真正神奇的是:一颗暗弱的恒星,正在以每小时9000万公里的速度,帮我们检验人类对宇宙最基本的理解是否正确。
特别
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