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银河系黑洞提供了爱因斯坦广义相对论的长期检验

2020-02-16 11:03:54来源:

天文学家在他们首次开始追踪恒星的近三十年后,就在我们银河系中心发现了一个巨大的黑洞,伸展了一颗绕行恒星发出的光。爱因斯坦的广义相对论预言了人们期待已久的现象,即引力红移,但直到现在,它从未在黑洞周围被发现。

如何用地球大小的望远镜寻找黑洞

没有参与这项研究的荷兰尼德根拉德大学的天文学家海诺·法尔克(Heino Falcke)说:“这是进一步接近黑洞的又一大​​步。”“他真是太神奇了,能够看到这些效果。”?/ p>

德国马克斯·普朗克外星物理研究所的莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)领导的研究小组今天在新闻发布会上宣布了这一发现,并在天文学与天体物理学1中报告了结果。该小组包括来自德国,法国,葡萄牙,瑞士,荷兰,美国和爱尔兰的大学和研究机构的科学家。

自1990年代初以来,Genzel和他的同事就一直跟踪着这颗称为S2的恒星的飞行过程。科学家们使用智利欧洲南部天文台的望远镜,观察了它在绕着黑洞的椭圆轨道中行进的过程。黑洞距离人马座星座有26,000光年。黑洞的质量是太阳的400万倍,在银河系中产生最强的引力场。这使其成为寻找相对论效应的理想场所。

在今年5月19日,S2越过黑洞越近越好。研究人员使用包括重力仪(GRAVITY)在内的仪器追踪了恒星的路径,重力仪将四台8米望远镜的光线组合在一起,并于2016年投入使用。马克斯·普朗克研究所的天文学家弗兰克·艾森豪尔(Frank Eisenhauer)说:“我们的测量结果为黑洞物理学敞开了大门。”

重力测量了S2在天空中的移动;恒星以最快的速度以每秒7600多公里的速度旋转,相当于光速的3%。同时,另一种仪器研究了当S2绕过黑洞时,它朝向和远离地球移动的速度。结合观察结果,Genzel团队可以检测到恒星引力的红移,它描述了黑洞的巨大引力如何将其光扩展到更长的波长。这种现象与广义相对论的预测是一致的。

巴黎天文台的天体物理学家奥德勒·斯特劳布(Odele Straub)说:“牛顿再也无法描述我们所测量的东西。”未来对S2的观察可能会证实爱因斯坦的其他预测,例如旋转的黑洞如何拖延其时空。

加州大学洛杉矶分校的天文学家安德里亚·盖兹(Andrea Ghez)说:“他的数据看起来很漂亮。”他带领一个竞争小组使用夏威夷的凯克望远镜测量银河系中心的恒星路径。

S2绕黑洞完成完整的轨道需要16年,因此这两个小组都迫切希望今年能够通过。但是盖茨说,她的团队计划等到今年晚些时候发布结果。在2018年发生的三项重大事件中,到目前为止仅发生了两起。

4月,S2在地球视线达到其最大速度。在5月,它对银河系中心采取了最接近的方法。在八月下旬和九月初,它将在地球视线内减速至最低速度。盖茨说:“这花了我们20年的时间。”“要等到通道结束,直到恒星将要完成的一切工作都完成了。”?

随着第三事件的临近,从地球上看,S2的行驶方向已经开始减速。美国和欧洲团队都在密切关注。盖兹说:“这很厚。”“超级激动。”

自然560,17(2018)