2.6萬光年外的廣義相對論效應
距離地球2.6萬光年的銀河系的中心,存在著一個400萬倍太陽質量的黑洞。這是天文學家經過數十年的研究才得到的一個結論。
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銀心黑洞Sgr A*附近恆星的運動軌跡(來源:Keck / UCLA Galactic Center Group / Cosmus)
藉助現代強大的天文望遠鏡,天文學家對銀河系中心附近16顆恆星進行了長達20年的觀測,發現了這些恆星畫出了一條又一條橢圓型的軌跡,它們正環繞著一個看不見的「中心天體」運動。離中心天體近時走得快,離中心天體遠時走得慢,顯示出典型的行星運動特徵,通過力學定律,天文學家推測出該中心天體最有可能的身份是一個超大質量黑洞。
S2軌道進動示意圖(來源:ESO/M. Parsa/L. Cal?ada)
然而研究人員發現了其中一顆名叫S2的恆星運行軌道發生了微小的變化,形狀發生了百分之幾的改變,確切來說是軌道的「指向」發生了1/6度的偏移。其實原因是那麼簡單,這種現象在100年前就已經被一個叫愛因斯坦的年輕人解釋得很清楚了。是的,與水星近日點進動問題一樣,S2運動軌道的偏移也是受到了所謂「廣義相對論效應」,是大質量黑洞周圍時空彎曲的表現。
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水星近日點進動現象演示動畫(來源:網路)
廣義相對論對大引力場周圍天體運動提供了精確的描述,而越來越精準的觀測不僅再一次驗證了廣義相對論,而且讓我們更好地掌握大質量黑洞的性質。恆星S2是目前已知環繞銀心黑洞軌道半徑最小的恆星,預計2018年它就將非常接近銀心黑洞,屆時歐洲南方天文台將有一台新的相當威猛的多合一設備GRAVITY將被安裝到甚大望遠鏡上,通過S2對銀心黑洞SgrA*進行更為深入的觀測。
歐南台甚大望遠鏡拍攝的銀河中心近紅外影像(來源:ESO/MPE/S. Gillessen et al.)
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