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超大質(zhì)量黑洞與周圍恒星上演“玫瑰舞” 再次驗證廣義相對論正確性

時間:2020-04-20 14:22:18    來源:科技日報    

據(jù)美國太空網(wǎng)16日報道,歐洲科學(xué)家歷經(jīng)近30年研究,首次發(fā)現(xiàn)圍繞銀河系中央超大質(zhì)量黑洞人馬座A*旋轉(zhuǎn)恒星的行進(jìn)軌跡與愛因斯坦廣義相對論的預(yù)測精準(zhǔn)吻合,再次驗證了廣義相對論的正確性。

研究合作者、德國馬克斯·普朗克外星物理學(xué)研究所所長雷因哈德·根澤爾在一份聲明中說:“廣義相對論預(yù)測,一個物體圍繞另一個物體旋轉(zhuǎn)的束縛軌道不會像牛頓力學(xué)預(yù)測的那樣呈橢圓形,而是像玫瑰花結(jié)??茖W(xué)家首次在水星圍繞太陽運(yùn)行的軌道上觀察到這一效應(yīng)——這也是首個支持廣義相對論的證據(jù)。”

根澤爾補(bǔ)充說:“一百年后的今天,我們首次在繞著人馬座A*旋轉(zhuǎn)的恒星上看到同樣的效應(yīng),這項觀察性突破也進(jìn)一步強(qiáng)化了人馬座A*是太陽質(zhì)量400萬倍超大質(zhì)量黑洞的證據(jù)。”

該研究小組使用位于智利的歐洲南方天文臺(ESO)的甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)來追蹤一顆名為S2的恒星,該恒星繞人馬座A*旋轉(zhuǎn),后者距地球約2.6萬光年。27年間,天文學(xué)家使用VLT的多款儀器對S2的位置和速度進(jìn)行了330次測量。

研究人員稱,鑒于S2圍繞人馬座A*旋轉(zhuǎn)一周需要16個地球年,因此,如此長時間的觀察期不可或缺。觀測結(jié)果表明,S2的運(yùn)動軌跡與廣義相對論的預(yù)測完全吻合,進(jìn)一步觀察可能會獲得更多發(fā)現(xiàn)。

研究人員解釋稱:“由于S2的測量結(jié)果符合廣義相對論的預(yù)測,因此我們可以嚴(yán)格限定人馬座A*周圍不可見物質(zhì)(如暗物質(zhì)或可能存在的較小黑洞)數(shù)量,而這對于理解超大質(zhì)量黑洞的形成和演化非常重要。”

研究人員表示,進(jìn)一步觀測可能獲得更多有關(guān)黑洞的新發(fā)現(xiàn)。例如,即將升空的巨型望遠(yuǎn)鏡——如ESO的極大望遠(yuǎn)鏡(ELT),可使天文學(xué)家追蹤比S2更靠近人馬座A*的恒星。

德國科學(xué)家安德里亞斯·??ㄌ匮a(bǔ)充說:“我們可能會捕獲到距離黑洞足夠近因此可以感受黑洞旋轉(zhuǎn)的恒星,在完全不同尺度的情況下再次驗證廣義相對論。”(記者劉霞)

關(guān)鍵詞: 黑洞 恒星 玫瑰舞

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