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科学家在黑洞附近发现可验证相对论的高速恒星

2012年10月09日09:37
来源:搜狐科学
位于夏威夷的凯克天文台(Keck Observatory )帮助天文学家发现了恒星S0-102
位于夏威夷的凯克天文台(Keck Observatory )帮助天文学家发现了恒星S0-102


  【搜狐科学消息】据国外媒体报道,天文学家新发现了一颗恒星,该恒星紧密围绕我们银河系中心的大质量黑洞高速运动。这个发现为我们提供了用它来检验爱因斯坦广义相对论的机会。

  这颗昏暗的恒星,编号为S0-102,绕银河中心黑洞一圈11.2年,是已知的最靠近银河系中心黑洞的大质量天体。它以6600英里每秒(约合10600千米每秒)的速度做稳定的轨道运动。

  恒星S0-102是已知的第二颗围绕银河系中心黑洞做短轨道周期运动的恒星。另一颗称为S0-2的恒星绕黑洞的公转周期是16年。

  位于美国洛杉矶加州大学的天体物理学家安德里亚•吉兹(Andrea Ghez)介绍说:“实际上,我们发现的这颗恒星离黑洞非常近,比之前发现的恒星距离黑洞的视界(Horizon)要近数百倍。这也向我们展示出了该天体物理学领域的快速发展。我们的首要目标是有这样一个发现。但下一步的科学是基础物理学,因为这为我们提供了独一无二的检验广义相对论的天然实验室。”

  恒星的近距轨道允许我们近距离观测相对论。

  银河系中心黑洞的质量是太阳质量的400万倍,天文学上称之为射手座A*(Sagittarius A*),因为它位于距离地球26000光年之遥的射手座方向上。

  爱因斯坦的广义相对论表示,质量可以弯曲时空!虽然这已经被证实过多次,但是该理论从来没在大质量的黑洞周围证实过。在黑洞的周围,经典物理学失效。或在该恒星围绕黑洞运行的距离上就已经失效。

  现在,吉兹和他的同事可以开始对靠近巨大黑洞的恒星轨道发生的情况进行检验。如果爱因斯坦是正确的,那么该恒星每运行一圈轨道都会稍微移动,从不会返回相同的轨道地点,逐渐产生菊花瓣样子的图样。为了更好地测定黑洞周围的这种效应,研究人员不得不观测恒星完整一圈的轨道运动,尤其要知道当恒星最靠近黑洞时发生了什么。像这样恒星的短轨道非常重要,这是因为它能够在相对较短的时间内允许我们进行完整的观测和评估观测结果。不像多数围绕银心黑洞运行的恒星轨道周期是漫长的60年。

  来自哈弗大学的理论天体物理学家艾维•利伯(Avi Loeb)说:“这个发现非常重要,因为对于如此靠近黑洞的恒星,它所经受的引力场非常强大,广义相对论效应非常显著。尽管恒星S0-102比起恒星S0-2要暗16倍,但是我们依旧发现了它。这不仅表明了技术的快速进步,而且暗示着有比想象中多得多的近距围绕银心黑洞运动的恒星。”

  但是仅仅根据一颗恒星很难检验爱因斯坦的时空弯曲,这是因为它的运动还受其它邻近天体引力的影响。恒星S0-102和恒星S0-2的“探戈舞蹈”将第一次揭示黑洞周围真正的时空几何。仅仅一颗恒星是无法进行测量的。

  然而,比恒星S0-102更靠近黑洞的恒星或许能被发现,但有一个靠近黑洞的极限距离。因为黑洞的强大引力,它将撕裂并吞噬靠近的恒星。这种显而易见的原理使吉兹的研究团队相信,更靠近银心黑洞的是一些老年紧致的恒星,而不是更缺乏粘滞力的年轻恒星。使他们感到惊奇的是,S0-2是一颗年轻的恒星,并且S0-102或许也是颗年轻恒星。(编译:双螺旋)

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