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图为黑洞附近恒星的进动现象。
图为人马座A*黑洞周围恒星距黑洞最近处的距离。
新浪科技讯 北京时间8月18日消息，据国外媒体报道，在银河系中央，有成百上千颗恒星紧密围绕着一个超大质量黑洞旋转。其中大多数恒星的轨道都足够大，因此其运动符合牛顿引力理论及开普勒运动定律。但有少数恒星的轨道距黑洞过近，只有用爱因斯坦广义相对论才能准确描述。其中轨道最小的恒星叫做S62，在抵达距黑洞最近处时，其运动速度可达光速的8%以上。
银河系中央的超大质量黑洞名叫人马座A*，质量相当于400万个太阳。这一点是根据围绕它旋转的恒星推断出来的。数十年来，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，我们便可推算出人马座A*黑洞的质量。近年来，随着我们的观测变得越来越精确，我们不仅能测算出黑洞的质量，还能检验此前对黑洞的理解是否准确。
在围绕人马座A*黑洞旋转的恒星中，被研究得最多的一颗叫做S2。它是一颗明亮的蓝色巨型恒星，每16年围绕黑洞转动一圈。2018年，S2达到了距黑洞最近点，给了我们一次观察相对论的效应之一——“引力红移”现象的机会。假如你将一只皮球高高抛起，它的速度会在上升过程中逐渐减慢；但如果你向空中发出一束光线，光的传播速度并不会变慢，但在引力作用下，光束的能量会有所减少。因此，当光束爬出“引力井”时，就会产生红移现象。科学家此前曾在实验室中观察到过这种现象，但S2为我们提供了一次在现实中观察红移现象的机会。在到达距黑洞最近点时，S2发出的光线的确如预期的那样，发生了红移。
图为S2由于运动速度过快、产生红移现象的模拟图。
多年来，科学家一直认为S2是距人马座A*黑洞最近的恒星。但一支团队最近又发现了S62。这颗恒星的质量约为太阳的两倍，每10年围绕黑洞转动一圈。他们的计算显示，在到达距黑洞最近处时，其速度可达到光速的8%。在如此快的速度下，时间膨胀效应已经不容忽略了。S62上的一小时约等于地球上的100分钟。
由于距黑洞太近，S62的轨道并不遵循开普勒定律。它的轨道并不是简单的椭圆形，而是像摇呼啦圈那样、每转动一圈就会产生10°的进动。这类相对论进动现象最早是在水星轨道上观察到的，只不过水星轨道的效应并不显著。
2022年秋季，S62将再一次靠近人马座A*黑洞。与S2相比，此次近距离接触应当能帮助天文学家更精准地验证相对论效应。
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