用ESO的超大望遠鏡（VLT）進行的觀測首次揭示了一顆圍繞銀河系中心超大質量黑洞運行的恆星運動。正如愛因斯坦廣義相對論所預測的那樣，它的軌道是玫瑰花形的，不像牛頓引力理論所預測的是橢圓狀。這是科學家們經過近30年來日益精確的測量，才終於揭開了隱藏在銀河系中心的龐然大物的神秘面紗。
愛因斯坦的廣義相對論預言，一個物體圍繞另一個物體的束縛軌道並不像牛頓引力那樣是閉合的，而是在平面上向前運動。這個著名的效應——首先在水星圍繞太陽的軌道上看到——是支持廣義相對論的第一個證據。一百年後，我們現在在銀河系中心的一顆圍繞著緊湊型放射源人馬座A*運行的恆星的運動中發現了同樣的效應。這一觀測突破進一步證明了人馬座A*一定是一個質量相當於太陽400萬倍的超大質量黑洞。
位於距離太陽26000光年的人馬座A*及其周圍密集的星團，為在一個未經探索的極端重力環境中測試物理學提供了一個獨特的實驗室。其中一顆恆星S2向超大質量黑洞掃近，最近距離不到200億公里（是太陽和地球距離的120倍），這使其成為圍繞這顆巨大恆星的軌道上發現的最接近的恆星之一。在距離黑洞最近的地方，S2正以接近光速3%的速度飛過太空，每16年完成一次軌道飛行。在跟蹤這顆恆星在其軌道上運行了超過25年後，科學家們的精密測量有力地探測到了S2在其繞人馬座A*的路徑上的史瓦西解歲差。
大多數恆星和行星都有一個非圓軌道，因此它們離旋轉的物體越來越近。S2的軌道運動，意味著它最接近超大質量黑洞的點的位置隨著每一圈的變化而變化，使得下一個軌道相對於上一個軌道旋轉，形成一個玫瑰花形。廣義相對論提供了一個精確的預測，預測了它的軌道變化有多大，從這項研究的最新測量結果來看完全符合理論。這種效應，被稱為史瓦西解歲差。
VLT標記恆星位置和速度的數據點的數量證明了這項新研究的徹底性和準確性：研究小組使用重力、SINFONI和NACO儀器總共進行了330多次測量。由於S2繞超大質量黑洞運行需要數年的時間，所以要解開其軌道運動的複雜性，跟隨恆星運行近30年是至關重要的。
ESO的VLT研究也有助於科學家進一步瞭解銀河系中心超大質量黑洞附近的情況。因為S2測量很好地遵循了廣義相對論，科學家們可以對人馬座A*周圍有多少不可見物質，比如分佈的暗物質或可能更小的黑洞，設定嚴格的限制。這對於理解超大質量黑洞的形成和演化非常有意義。
早在2018年，這個研究小組就報道了廣義相對論預測的另一個效應：當恆星接近人馬座A*時，他們看到從S2接收到的光被拉伸到更長的波長。這表明，恆星發出的光經歷了廣義相對論。現在已經證明，恆星本身能夠感知廣義相對論的影響。
有了ESO即將推出的超大望遠鏡，研究小組相信，他們將能夠看到更多更微弱的恆星圍繞著更接近超大質量黑洞的軌道運行。如果幸運的話，可能會捕捉到足夠近的恆星，使他們真正感受到黑洞的自旋。這意味著天文學家將能夠測量人馬座A*的兩個特徵量，即自旋和質量，並定義其周圍的空間和時間。這將再次是在另一個完全不同的水平下對相對論的測試。
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