在我們銀河系的中心，有數百顆恆星緊緊圍繞著一個超大質量黑洞運行。這些恆星中大多數都有足夠大的軌道，這些恆星的運動可以用牛頓引力和開普勒運動定律來描述。但有幾顆軌道卻非常接近，只能用愛因斯坦的廣義相對論才能準確描述。其中軌道最小的恆星被稱為S62，它距離黑洞最近，移動速度超過光速的8%，銀河系中心超大質量黑洞被稱為人馬座A*(SgrA*)。
人馬座A*黑洞質量約為400萬個太陽，天文學家之所以知道這一點，是因為圍繞它運行的恆星。幾十年來，天文學家一直在追蹤這些恆星的運動。通過計算它們的軌道，可以確定人馬座A*黑洞的質量。近年來，天文觀測變得如此精確，以至於天文學家可以測量出比黑洞質量更多的東西，可以檢驗我們對黑洞的理解是否準確，研究最多的是圍繞人馬座A*黑洞運行的恆星被稱為S2。
S2是一顆明亮的藍色巨星，每16年繞黑洞一圈，在2018年S2最近地接近了黑洞，讓天文學家有機會觀察到一種被稱為引力紅移的相對論效應。如果你把球拋向空中，它會在上升時減速。如果你向天空照射一束光，光不會減速，但重力確實會帶走它的部分能量。因此，光束在飛引力井時會發生紅移。天文學家在實驗室中觀察到了這種效果，但S2讓我們有機會在現實世界中看到它。
果然，在近距離接近時，S2的光正如預期的那樣變成了紅色。多年來，S2一直被認為是最接近SgrA*黑洞的恆星，但後來S62被發現了。正如一個研究小組現在發現的那樣，這顆恆星的質量大約是太陽的兩倍，每10年繞黑洞一週。根據計算，在距離最接近的情況下，速度接近光速的8%。這是如此之快，以至於時間膨脹開始發揮作用，在S62的一個小時將持續大約100地球分鐘。
由於距離人馬座A*黑洞很近，S62並不遵循開普勒式的軌道，它不是一個簡單的橢圓，而是一個螺旋圖運動，它的軌道在每個週期大約前進10度。這種相對論進動最初是在水星軌道上觀察到的，但影響很小。在未來的2022年秋天，S62將再次近距離接近人馬座A*黑洞，它應該可以讓天文學家比接近S2更精確地測試相對論的影響。研究使用甚大望遠鏡和近紅外儀器光譜儀在近紅外積分場觀測(SINFONI)和NAOS+NACO：
對這個S系成員進行了SgrA*黑洞完整軌道的監測，從去卷積圖像中推導出位置信息，研究將Lucy-Richardson算法應用於數據集。NACO的觀測覆蓋了2002年至2018年的數據，SINFONI的數據涵蓋了2008-2012年。可以在兩個數據集中可靠地跟蹤S62。此外為2019年的數據改編了一個Keck數據點，該數據點支持在S2中心附近通過後重新識別S62。
博科園｜文：Brian Koberlein/Universe Today
參考期刊《天體物理學》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab5afd
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