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贝博体育登录首页-明亮蓝色巨型恒星迄今运动速度最快 速度可达光速8%

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图为黑洞附近恒星的进动现象。
图为人马座A*黑洞周围恒星距黑洞最近处的距离。

  新浪科技讯 北京时间8月18日消息,据国外媒体报道,在银河系中央,有成百上千颗恒星紧密围绕着一个超大质量黑洞旋转。其中大多数恒星的轨道都足够大,因此其运动符合牛顿引力理论及开普勒运动定律。但有少数恒星的轨道距黑洞过近,只有用爱因斯坦广义相对论才能准确描述。其中轨道最小的恒星叫做S62,在抵达距黑洞最近处时,其运动速度可达光速的8%以上。

  银河系中央的超大质量黑洞名叫人马座A*,质量相当于400万个太阳。这一点是根据围绕它旋转的恒星推断出来的。数十年来,天文学家一直在追踪这些恒星的运动。通过计算它们的轨道,我们便可推算出人马座A*黑洞的质量。近年来,随着我们的观测变得越来越精确,我们不仅能测算出黑洞的质量,还能检验此前对黑洞的理解是否准确。

  在围绕人马座A*黑洞旋转的恒星中,被研究得最多的一颗叫做S2。它是一颗明亮的蓝色巨型恒星,每16年围绕黑洞转动一圈。2018年,S2达到了距黑洞最近点,给了我们一次观察相对论的效应之一——“引力红移”现象的机会。假如你将一只皮球高高抛起,它的速度会在上升过程中逐渐减慢;但如果你向空中发出一束光线,光的传播速度并不会变慢,但在引力作用下,光束的能量会有所减少。因此,当光束爬出“引力井”时,就会产生红移现象。科学家此前曾在实验室中观察到过这种现象,但S2为我们提供了一次在现实中观察红移现象的机会。在到达距黑洞最近点时,S2发出的光线的确如预期的那样,发生了红移。

图为S2由于运动速度过快、产生红移现象的模拟图。

  多年来,科学家一直认为S2是距人马座A*黑洞最近的恒星。但一支团队最近又发现了S62。这颗恒星的质量约为太阳的两倍,每10年围绕黑洞转动一圈。他们的计算显示,在到达距黑洞最近处时,其速度可达到光速的8%。在如此快的速度下,时间膨胀效应已经不容忽略了。S62上的一小时约等于地球上的100分钟。

  由于距黑洞太近,S62的轨道并不遵循开普勒定律。它的轨道并不是简单的椭圆形,而是像摇呼啦圈那样、每转动一圈就会产生10°的进动。这类相对论进动现象最早是在水星轨道上观察到的,只不过水星轨道的效应并不显著。

  2022年秋季,S62将再一次靠近人马座A*黑洞。与S2相比,此次近距离接触应当能帮助天文学家更精准地验证相对论效应。(叶子)

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