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在超大质量黑洞周围的螺旋轨道上发现了一颗恒星

在超大质量黑洞周围的螺旋轨道上发现了一颗恒星

在太空中,大多数轨道物体都有圆形或椭圆形的轨道。但现在,近30年的观测表明,我们星系中心的一颗恒星以莲座状或螺旋状围绕超大质量黑洞人马座a * (Sgr a *)运行。这一发现再次证实了爱因斯坦广义相对论的预测。

如果你向下看环绕太阳运行的行星的“平面”,它们的路径大多是一系列不规则的圆。当然,地球的轨道在10万年左右的时间里从一个近乎完美的圆到一个更像鸡蛋的形状,但它仍然以太阳为中心。

但是S2的情况就不同了。这颗恒星围绕着银河系中心的超大质量黑洞运行,其轨道呈椭圆形——但椭圆形并不在黑洞的中心。相反,它位于一端。由于Sgr A*极其强大的引力,S2在坠入黑洞时加速,然后被弹射出去,又减速,最后被拉回黑洞。

天文学家研究S2已经有几十年了,它不同寻常的轨道实际上是第一个令人信服的证据,证明在银河系中心有一个超大质量黑洞。

现在,科学家们发现了这颗恒星轨道的一个更奇怪的方面。这个省略号并不是每次都一样——强烈的重力把S2抛向一个稍微不同的方向。这条路径向前移动,然后下次绕着它转回来时,它再次移动。经过多次反复,这颗恒星的轨道逐渐变得像一个莲座或一个螺旋形图。这种现象被称为“Schwarzchild岁差”,这是第一次在围绕黑洞运行的恒星中发现这种现象。

然而,做这些观察花了很长时间——S2需要16年才能完成绕Sgr a *一周。为了确认它的轨道在进动,天文学家不得不观察它27年,测量了超过330次恒星的位置和速度。这是用智利的甚大望远镜(VLT)上的多种仪器完成的。

有趣的是,研究小组表示,这一观测结果再次证实了爱因斯坦广义相对论的基本原理。同时也为Sgr A*的性质及其周围环境提供了新的证据。

“因为S2的测量很好地遵循了广义相对论,所以我们可以严格限制在人马座A*周围存在的不可见物质的数量,比如分布的暗物质或可能的小黑洞,”该项目的首席科学家盖伊·佩兰(Guy Perrin)和卡琳·佩罗(Karine Perraut)说。“这对理解超大质量黑洞的形成和演化具有重大意义。”

艺术家的动画S2的旋进效应

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