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兩項新的長期研究追蹤了銀河系中心恆星的軌道，進一步證實了那裡潛伏著一個超大質量黑洞。兩組研究人員使用了追溯到 1992 年的資料，甚至能夠追蹤到一顆名為 S2 的恆星圍繞理論上的黑洞（被稱為人馬座 A*）完整旋轉一週，其質量約為太陽的四百萬倍。
兩篇論文都為 疑似黑洞 的質量以及我們太陽與銀河系中心之間的距離（大約 26,000 光年）提供了新的、密切相關的估計。“這兩個數字是銀河系的基本引數，”德國加興馬克斯·普朗克地外物理研究所的天體物理學家斯特凡·吉勒森說，他是其中一項研究的主要作者。
另一項研究的第一作者，加州大學洛杉磯分校的天文學教授 安德里亞·蓋茲 也表示同意。“我們對銀河系結構的許多瞭解都與……太陽和我們星系中心之間的距離有關，”她說。為了儘可能地提高這種認識，她補充說，“你真的希望這個數字被非常精確地確定下來。”
蓋茲及其團隊的研究發表在最新一期的《天體物理學雜誌》上；吉勒森和他的同事們計劃在同一雜誌的即將發行的一期中發表他們的發現。
直接研究黑洞（例如廣泛認為存在於我們星系中心的黑洞）是棘手的，因為黑洞會吞噬附近的光線，使自身幾乎不可見。但研究人員可以從黑洞對 附近恆星 的強大引力影響中推斷出黑洞的屬性。
蓋茲說，追蹤恆星的軌道是研究黑洞屬性最直接的方法。“如果你可以只觀察恆星的運動，物理學是最簡單的，”她說。“任何其他方法都需要更多的理論，所以你基本上是在建立一個更大的紙牌屋。這個實驗的美妙之處在於它只有很少的假設。”
為了限制固有的系統性不確定性，蓋茲的研究小組考慮了當一顆恆星在另一顆恆星前面經過時，或者在黑洞附近（落入的物質會發出輻射）的重疊光源。該團隊還必須考慮在沒有固定參考點的情況下天體的任何漂移，蓋茲將這個過程描述為“比我曾經想象的還要微妙”。吉勒森的研究小組採取了類似的步驟來識別潛在的誤差來源，改進他們的座標系，並檢查影像失真和光源混淆對估計值的影響。
在早期的研究方法中，蓋茲說，“我們有點像青少年看待事物的方式。我們非常興奮，我們對我們能做什麼非常肯定，但有點天真。”她說，新的論文試圖採取更成熟的觀點。“我們瞭解到，我們比我們想象的更缺乏知識，”她說。“所以我們的測量結果更好，但我們瞭解到存在系統性誤差，一旦你考慮到這些誤差，黑洞屬性的測量實際上沒有我們過去認為的那麼精確。”
蓋茲的團隊專注於 S2，這是一顆相對明亮的恆星，圍繞黑洞的軌道很短，而吉勒森的團隊確定了 28 顆恆星的軌道，包括 S2。“看到我們可以透過假設一個巨大的中心錨來描述那麼多恆星的運動，這真的很令人驚歎，”吉勒森說。“恆星在所有方向、不同半徑範圍內瘋狂地飛舞。但支配這一切的僅僅是牛頓定律。”
吉勒森說，S2 的運動給中心物體提供了一個外邊界，這與其推斷出的質量相結合，有助於證明它是一個黑洞。“擁有四百萬個太陽質量坐在那裡，不發光……並且被恆星 S2 的軌道所限制，這真是一個令人信服的案例，”他說。吉勒森說，2002 年，S2 經過黑洞事件視界（或不歸路點）的 16 光時內；兩年前，另一顆恆星甚至更近地經過，大約 11 光時。
馬薩諸塞州理工學院海斯塔克天文臺的天體物理學家謝潑德·多爾曼說，確定黑洞的引數 是一項重要的工作，並指出兩個小組都分析了大量的“特別注意仔細誤差分析”的資料。與此同時，他說，這些研究改進了而不是重新定義了先前對銀河系中心性質的理解。
蓋茲說，隨著更先進的望遠鏡和 光學技術 的發展，這些估計將繼續演變。更精細的銀河系中心影像甚至可以為愛因斯坦物理學的基本假設提供一個試驗平臺。
“原則上，這些恆星可以檢驗廣義相對論，因為它們進入了中心黑洞的非常強的引力場，”蓋茲說。“如果測量足夠精確，你應該能夠看到對軌道的影響。”