愛因斯坦又對了!距黑洞180億公里,2.7%倍光速,再現引力紅移

編者按:天文學家研究了超大質量黑洞射手座A *,通常縮寫為Sgr A *。這座位於銀河系核心的龐大天體,大約是太陽質量的400萬倍,直徑約為1460萬英里(2360萬公里)。2018年,科學家發現S0-2恆星運行到了最接近Sgr A *的位置,該恆星繞黑洞每16年轉一圈,與Sgr A *最近距離為120個天文單位,約為180億公里,它的運行速度可達到光速的2.7%。

川陀太空訊 根據愛因斯坦在1916年提出的廣義相對論,引力是因質量對時空的扭曲產生的,因此,物質的質量越大它的引力就越強。過去數十年,該理論不斷得到證實,其中一個驗證點就是銀河系黑洞。銀河系中心巨大黑洞對其周圍的恆星產生了極強的引力作用,因此也被用來證明愛因斯坦廣義相對論是否正確,即引力是如何運作的。

愛因斯坦又對了!距黑洞180億公里,2.7%倍光速,再現引力紅移

射手座A *再次被列入觀測目標

此前,科學家在地球和太陽系等較弱的引力場中證明了廣義相對論,如果能夠從那些更強的引力場中佐證,比如潛藏在星系中心的巨大黑洞,就能進一步證明該理論的是否具有普遍性。黑洞周圍的天體行為也可能與廣義相對論相悖,或者在這個過程中我們能夠解釋宇宙中的其他奧秘,比如暗物質和暗能量。目前為止,廣義相對論還是對的,但對於黑洞內的引力它的解釋力不夠充分,因此科學家試圖找尋一種說服力更強的引力論來解釋黑洞問題。

愛因斯坦又對了!距黑洞180億公里,2.7%倍光速,再現引力紅移

圖注:3D模擬分析S0-2星的運行軌跡

愛因斯坦又對了!距黑洞180億公里,2.7%倍光速,再現引力紅移

圖注:Sgr A *黑洞周圍還有氣體雲

天文學家研究了超大質量黑洞射手座A *,通常縮寫為Sgr A *。這座位於銀河系核心的龐大天體,大約是太陽質量的400萬倍,直徑約為1460萬英里(2360萬公里)。2018年,科學家發現S0-2恆星運行到了最接近Sgr A *的位置,該恆星繞黑洞每16年轉一圈,與Sgr A *最近距離為120個天文單位,約為180億公里,它的運行速度可達到光速的2.7%。

愛因斯坦又對了!距黑洞180億公里,2.7%倍光速,再現引力紅移

圖注:銀河系中心巨大黑洞對其周圍的恆星產生了極強的引力作用,因此也被用來證明愛因斯坦廣義相對論是否正確

S0-2星運行軌跡證明廣義相對論正確

通過長期的觀測活動,科學家們成功地運用3D模擬出了S0-2星的運行軌跡,並對廣義相對論中的“引力紅移”進行了驗證,其中提出了重力對光線的扭曲作用。這就像當救護車駛向某個人時,他會覺得警笛會越來越響,而當救護車只是經過時,警笛聲會逐漸消失。落入引力場的光線會被轉換到光譜的藍色端,因此當光線逃出引力場時它就顯示為紅色。通過研究超大黑洞周圍的恆星的軌道,科學家可以獲知引力的屬性,為了瞭解黑洞的引力,科學家們已經努力了很久。因此,當這一目標能夠實現的時候,他們也就向更廣泛的廣義相對論近了一步。

愛因斯坦又對了!距黑洞180億公里,2.7%倍光速,再現引力紅移

圖注:銀河系的構想圖

S0-2星的光線受Sgr A *引力的作用發生了“紅移”,它的光譜與廣義相對論預測的一致,這是科學家第一次進行相關的研究。此外,他們還將研究 S0-102星:在圍繞Sgr A *運行的3000多顆恆星中,S0-102的運行軌道最短,週期只有11.5年。


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