据国外媒体报道,数百颗恒星围绕银河系中心的一个超大质量黑洞旋转。大多数恒星的轨道足够大,所以它们的运动符合牛顿引力理论和开普勒运动定律。但是有少数恒星的轨道离黑洞太近,只能用爱因斯坦的广义相对论来准确描述。其中轨道最小的恒星叫S62.当它到达离黑洞最近的地方时,它的移动速度可以达到光速的8%以上。

  银河系中心的超大质量黑洞叫做人马座A*,质量相当于400万个太阳。这是从围绕它旋转的恒星推断出来的。几十年来,天文学家一直在跟踪这些恒星的运动。通过计算它们的轨道,我们可以计算出黑洞A*人马座的质量。近年来,随着我们的观测越来越精确,我们不仅可以计算黑洞的质量,还可以检验以前对黑洞的理解是否准确。

  在围绕黑洞A*人马星座旋转的恒星中,被研究得最多的一颗叫做S2.它是一颗明亮的蓝色巨星,每16年绕黑洞旋转一周。2018年,S2到达了离黑洞最近的一点,这给了我们一个观察相对论效应之一“引力红移”的机会。如果你把球扔得高,它的速度会在上升的过程中逐渐变慢;但是如果把一束光发射到空中,光的传播速度不会变慢,但是在重力的作用下,光束的能量会减少。所以当光束爬出“重力井”时,会出现红移现象。科学家以前在实验室里观察过这种现象,但是S2给我们提供了一个在现实中观察红移的机会。当它到达离黑洞最近的点时,S2发出的光确实如预期的那样发生红移。

  多年来,科学家们一直认为S2是距离黑洞A*人马座最近的恒星。但是最近一个团队发现了S62.这颗恒星的质量大约是太阳的两倍,每10年绕黑洞旋转一周。他们的计算表明,当它到达离黑洞最近的地方时,速度可以达到光速的8%。在如此快的速度下,时间膨胀效应是不可忽视的。S62上的一个小时大概是地球上的100分钟。

  由于离黑洞太近,S62的轨道不遵循开普勒定律。它的轨道不是简单的椭圆,而是像呼啦圈一样,每转一圈都会产生10°的进动。这种相对论进动最早是在水星轨道上观测到的,但水星轨道的影响并不显著。

  2022年秋季,S62将再次逼近黑洞A*人马座。与S2相比,这种密切的联系应该有助于天文学家更准确地验证相对论效应。