用ESO的超大望遠鏡進行的觀測首次揭示了愛因斯坦廣義相對論預測的一顆恆星運動通過銀河系中心超大質量黑洞附近的極端引力場的影響。這一長期尋求的結果代表了在智利使用ESO望遠鏡進行為期26年的觀察活動的高潮。
被厚厚的吸塵雲遮蔽，距離地球最近的超大質量黑洞位於銀河系中心26000光年遠。這顆引力怪物的質量是太陽質量的四百萬倍，周圍環繞著一小群高速繞行的恆星。這個極端環境 - 我們銀河系中最強的引力場 - 使其成為探索引力物理學的理想場所，尤其是測試愛因斯坦的廣義相對論。
ESO的超大望遠鏡（VLT）上精確敏感的GRAVITY ，SINFONI和NACO儀器的新紅外觀測現在允許天文學家在2018年5月通過非常接近黑洞時跟隨其中一顆恆星稱為S2在最近的一點，這顆恆星距離黑洞的距離不到200億公里，並以每小時超過2500萬公里的速度移動 - 幾乎是光速的3％。
該團隊分別比較了GRAVITY和SINFONI的位置和速度測量值，以及先前使用其他儀器對S2的觀測結果，以及牛頓引力，廣義相對論和其他重力理論的預測。得到的結果與牛頓預測不一致，與廣義相對論的預測非常一致。
這些極其精確的測量是由德國Garching的馬克斯普朗克外星物理研究所（MPE）的Reinhard Genzel領導的國際團隊與世界各地的合作者，巴黎天文臺-PSL，格勒諾布爾阿爾卑斯大學，法國國家科學研究中心的馬克斯·普朗克天文研究所，科隆大學，葡萄牙CENTRA -炫酷德天文科幻SICAËGravitação和ESO一起合作得到的。這些觀測結果是使用ESO儀器對銀河系中心進行的26年一系列更精確觀測的結果。
" 這是我們第二次觀察到S2在銀河系中心黑洞周圍的近距離通過。但是這一次，由於儀器的大大改進，我們能夠以前所未有的分辨率觀察恆星， "Genzel解釋道。"我們幾年來一直在為這一事件做好充分的準備，因為我們希望充分利用這個獨特的機會來觀察普遍的相對論效應。"
新的測量結果清楚地揭示了一種稱為重力紅移的效應。來自恆星的光被黑洞的非常強的引力場拉伸到更長的波長。而來自S2的光波長的變化與愛因斯坦的廣義相對論所預測的完全吻合。這是第一次在超大質量黑洞周圍的恆星運動中觀察到這種偏離更簡單的牛頓引力理論的預測。
該團隊使用SINFONI測量S2朝向和遠離地球的速度以及VLT干涉儀（VLTI）中的GRAVITY儀器，以對S2的變化位置進行非常精確的測量，以確定其軌道的形狀。重力產生了如此清晰的圖像，當它從黑暗的地方經過 - 距離地球26000光年時，它可以從夜到晚揭示恆星的運動。
"大約兩年前我們對GRAVITY的第一次觀察就已經證明我們將擁有理想的黑洞實驗室，"GRAVITY首席研究員和SINFONI攝譜儀的Frank Eisenhauer（MPE）補充道。"在近距離通道中，我們甚至可以在大多數圖像上檢測到黑洞周圍的微弱光暈，這使我們能夠精確地跟蹤其軌道上的恆星，最終導致檢測到S2光譜中的引力紅移。"
在他發表了關於廣義相對論方程的論文一百多年後，愛因斯坦再次被證明是正確的 - 在一個比他想象的更極端的實驗室裡！
ESO系統工程系主任FrançoiseDelplancke解釋了觀測的重要性："在太陽系中，我們現在只能在低重力情況下測試物理定律。因此，在天文學中在引力場非常強大的情況下檢查這些定律仍然有效是非常重要的。"
預計持續的觀測將很快揭示出另一種相對論效應 - 當旋轉離開黑洞時，恆星軌道的小旋轉，稱為施瓦茲希爾斯進動。
ESO總幹事Xavier Barcons總結道："E SO與Relhard Genzel及其團隊和ESO成員國的合作者合作已超過四分之一世紀。開發這些非常精密的測量所需的獨特功能儀器並將其部署在Paranal的VLT中是一項巨大的挑戰。今天宣佈的這一發現是一次非凡的合作關係令人興奮的結果。"
閱讀更多 草長禿鷹飛 的文章
