有史以来最快的恒星运动速度是光速的8%。

2020-08-16 05:07:07

在我们银河系的中心,数百颗恒星紧紧围绕着一个超大质量黑洞运行。这些恒星中的大多数都有足够大的轨道,它们的运动可以用牛顿引力和开普勒运动定律来描述。但有几个轨道非常接近,以至于只能用爱因斯坦的广义相对论来准确描述它们的轨道。轨道最小的恒星被称为S62。它距离黑洞最近的距离使它的移动速度超过光速的8%。我们的银河系被称为射手座A*(SgrA*)。它的质量约为400万个太阳,我们之所以知道这一点,是因为围绕它运行的恒星。几十年来,天文学家一直在追踪这些恒星的运动。通过计算它们的轨道,我们可以确定SgrA*的质量。近年来,我们的观测变得如此精确,以至于我们可以测量出比黑洞质量更多的东西。我们可以检验一下我们对此的理解是否准确。

研究最多的围绕SgrA*运行的恒星被称为S2。它是一颗明亮的蓝色巨星,每16年绕黑洞一圈。2018年,S2最近地接近了黑洞,让我们有机会观察到一种被称为引力红移的相对论效应。如果你把球抛向空中,它会在上升时减速。如果你把太阳光照向天空,光线不会减速,但重力确实会带走它的一些能量。因此,光束在爬出引力井时会发生红移。我们在实验室中观察到了这种效果,但S2让我们有机会在现实世界中看到它。果然,不出所料,S2的光变到了预期的红色。

多年来,S2一直被认为是最接近SgrA*的恒星,但后来S62被发现了。正如一个研究小组最近发现的那样,它是一颗质量约为太阳两倍的恒星,每10年绕黑洞一周。根据他们的计算,它的速度最快接近光速的8%。那是如此之快,以至于起作用了。在S62的一个小时将持续大约100地球分钟。

因为它靠近SgrA*,S62并不遵循开普勒式的轨道。它不是一个简单的椭圆,而是一个螺旋图运动,它的轨道在每个周期大约前进10度。这种相对论进动最初是在水星轨道上观察到的,但影响很小。

2022年秋天,S62将再次近距离接近SgrA*。它应该可以让天文学家比接近S2更精确地测试相对论的影响。更多信息:弗洛里安·佩贝克等人。S62在环绕SgrA*9.9年的轨道上,《天体物理杂志》(2020)。DOI:10.3847/15384357/ab5afd