爱因斯坦又对了

欧洲南方天文台的最新报道,再次证实了爱因斯坦相对论的正确性。该天文台通过超大天文望远镜的观测数据,描绘了一颗名为S2恒星的运动轨迹。

爱因斯坦的广义相对论是描述物质之间引力相互作用的理论。他曾经提出三种可以证明广义相对论效应的天文观测方法:水星的近日点进动、原子光谱的红移效应和光的偏折。一百年后的今天,欧洲南方天文台的最新报道,再次证实了爱因斯坦相对论的正确性。该天文台通过超大天文望远镜的观测数据,描绘了一颗名为S2恒星的运动轨迹。

S2是一颗围绕着银河系中心超大质量黑洞运行的恒星。如果按照牛顿万有引力定律预言的那般,S2应该沿着先前的运动轨道继续前进,而事实并非如此。取而代之的是,它在其椭圆轴线的方向上略有偏移,是一种略微发散的路径。近三十年的持续观测,加之越来越准确的结果,描绘了它的运动轨迹——类似于玫瑰花结的形状,而非像牛顿万有引力理论所预言的那种椭圆形。

爱因斯坦又对了
S2恒星运行轨迹。图源:欧洲南方天文台

大部分恒星和行星都有一个非圆的轨道,因此它们与自己围绕着转动的物体的距离时近时远。S2轨道进动,意味着它每每在最接近超大质量黑洞时,运动轨道较前一个轨道而言,就会发生旋转,从而形成了玫瑰形的运动轨迹。广义相对论提供了关于其轨道变化量的精确预测,并且该项研究观测结果与理论完全吻合。这种效应被称为施瓦茨希尔德效应,此前并未对大质量黑洞周围的恒星进行过该效应的测量。

利用超大天文望远镜进行的相关研究,有助于天文学家和科学家更多地了解到银河系中心超大质量黑洞的周围空间。

人马座A*作为距离我们最近(约26,000光年)的超大质量黑洞,被认为是研究黑洞物理的最佳目标。基于S2的测量结果,我们可以对人马座A*周围分布的暗物质或者更小的黑洞进行严格监测。

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图源: 阿里云

如果幸运的话,我们或许还可以监测那些距离黑洞足够近,而又不至于被吸入黑洞的恒星。通过对恒星的监测,观察黑洞对恒星的影响,间接地测量出黑洞本身的自转和自旋。这意味着天文学家可以测量出代表射手座A*的两个重要指标,自旋和质量,并定义周围的空间和时间。

参考文献:

  1. R. Abuter, et al, Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole, Astronomy & Astrophysics2020.
  2. ESO, Very Large Telescope sees star dance around supermassive black hole, proves Einstein right, Phys.Org, Apr. 16, 2020.
  3. D. Clery, Star’s strange path around black hole proves Einstein right-again, Science News, Apr. 16, 2020.

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