一顆恆星正在穿越銀河系中央的黑洞，將檢驗廣義相對論

接下來的幾個月里，天文學家會一直把他們的天文望遠鏡指向銀河系中心的特大質量黑洞人馬座A*——一顆恆星正在近距離軌道上圍繞著該黑洞運行。本次觀測或能再次檢驗愛因斯坦的廣義相對論。

在距離銀河系中心0.001-0.1秒差距（1秒差距=3.26光年，1光年=9萬4千6百億千米）處，有一群被標記為S的恆星，本文主角即為其中之一。

這顆受到關注的恆星被命名為「S0-2」，目前正沿著橢圓軌道以每圈16年的周期圍繞黑洞人馬座A*飛行——這個黑洞的質量相當於430萬個太陽——這種天體運動將有可能顯示出該黑洞的巨大引力。

需要澄清的是，S恆星並非S型恆星。S型恆星是指特徵譜線和譜帶呈紅色，與M型恆星相似，但增加了強的氧化鋯分子帶，且光譜中經常存在氫發射線的恆星類型。

概念圖：一顆恆星正在穿越位於銀河系中央的一個黑洞

根據愛因斯坦的廣義相對論，光線在強引力場影響下會出現拉伸或紅移現象。恆星的運行軌跡也會在引力作用下發生位移，甚至會輕微改變恆星運行軌道。

黑洞人馬座A*的強引力場對恆星的影響將會體現為：恆星S0-2在運動過程中，會抵達距離銀河系中心17光小時（光小時是指光在一個小時內傳播的距離）的位置，這是恆星S0-2能抵近黑洞的最小距離，此時的S0-2將會加速飛行，其速度可達光速的3%。加州大學洛杉磯分校（簡稱UCLA）銀心小組的研究人員正在跟蹤觀測，以確定上述影響是否會導致天體運動及光線傳播發生改變。

如果這些改變確實發生，人們將再一次證明廣義相對論的正確。

圖為獵戶座星雲

目前最新的研究報告指出，紅移現象的出現可被觀測。

但還有個問題：如果銀河系中心恆星S0-2不是一顆恆星，而是個雙星系統的話，即將進行的觀測研究就會變得極為複雜。

對此，該研究報告稱，研究人員通過光譜分析發現，S0-2很有可能只是一顆質量約為15個太陽的單獨恆星。即使S0-2真的是個雙星系統，伴星的質量也應該很小，不會對即將進行的觀測造成嚴重影響。

銀河系中心的特大質量黑洞人馬座A*可能存在的位置

「我們是第一次進行這種類型的觀測研究，」本次研究共同作者，UCLA銀心小組的副組長段都（音譯）稱：

「在宇宙的各種力中，人類還很少對引力進行檢測研究。到目前為止，愛因斯坦的理論在所有其他的測試研究中都已被證實。但如果我們這次觀測情況與理論預測結果之間存在偏差，無疑會引發大量關於引力的性質的疑問。」

自1992年以來，研究人員一直在緊密觀測著恆星S0-2，過去的觀測工作已經發現了該恆星的最近距離運行軌道。實際上，正是對恆星S0-2的觀測結果證明了黑洞人馬座A*確實存在。但之前的觀測設備靈敏度不夠高，未能發現S0-2所釋放的光線在引力作用下出現的紅移現象。

「我們花了16年不斷改造技術設備，就是想要觀測到黑洞引力對恆星及其光線的影響。」本次研究主要作者德溫·楚說。

據預測，恆星S0-2將在2018年中期飛越銀河系中心的特大質量黑洞人馬座A*。

值得一提的是，恆星S0-2之所以受到大量關注，不僅因為它能夠驗證相對論的正確性。這顆恆星還將引導我們對極為特殊的銀河系中心S恆星群展開研究。

S恆星群包含的恆星都非常年輕，這些恆星形成於黑洞人馬座A*附近，環境極為惡劣——通常來說，來自黑洞的潮汐引力會將恆星形成區域扯碎撕裂。因此，S恆星群的形成過程仍是個謎。

也許科學家們能夠通過研究S0-2發現，宇宙中還存在著另一種尚不為人知的恆星形成機制。

UCLA銀心小組的研究報告對恆星S0-2進行了詳細的分析，這個報告已經刊發於《天體物理學雜誌》，感興趣的讀者可進行查閱。

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來源：www.sciencealert.com

翻譯：朱川

責編：Velvet

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