天文學家捕捉到了我們星系中心的巨大 黑洞 拉伸了一顆軌道恆星發出的光——幾乎在他們首次開始追蹤這顆恆星三十年後。這種期待已久的現象，被稱為引力紅移，是 愛因斯坦的廣義相對論 預測的，但直到現在，它從未在黑洞的環境中被發現。
“這是在更接近理解黑洞的道路上邁出的又一大步，”荷蘭奈梅亨拉德堡大學的天文學家海諾·法爾克說，他沒有參與這項研究。“能夠看到這些效應真是太棒了。”
由德國加興馬克斯·普朗克地外物理研究所的萊因哈德·根澤爾領導的團隊在 7 月的新聞釋出會上宣佈了這項發現，並在《天文學與天體物理學》雜誌上報告了結果。該小組包括來自德國、法國、葡萄牙、瑞士、荷蘭、美國和愛爾蘭的大學和研究機構的科學家。
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自 1990 年代初期以來，根澤爾和他的同事們一直在追蹤這顆名為 S2 的恆星的旅程。科學家們使用位於智利的歐洲南方天文臺的望遠鏡觀察它，因為它在一個圍繞黑洞的橢圓軌道上執行，該黑洞位於距離地球 26,000 光年的射手座。這個黑洞的質量是太陽的 400 萬倍，產生了銀河系中最強大的引力場。這使其成為尋找相對論效應的理想場所。
今年 5 月 18 日，S2 儘可能地靠近了黑洞。研究人員指向包括 GRAVITY 在內的儀器，GRAVITY 是一種稱為干涉儀的儀器，它結合了來自四個 8 米望遠鏡的光，並於 2016 年投入使用。“透過我們的測量，黑洞物理學的大門敞開了，”馬克斯·普朗克研究所的天文學家、團隊成員弗蘭克·艾森豪爾說。
GRAVITY 測量了 S2 在天空中的運動；在其最快速度下，這顆恆星以每秒超過 7,600 公里的速度呼嘯而過，或接近光速的 3%。同時，另一種儀器研究了 S2 在掠過黑洞時朝向和遠離地球的速度。結合觀測結果，根澤爾的團隊探測到了恆星的引力紅移——其光線被黑洞巨大的引力拉伸到更長的波長，這與廣義相對論的預測一致。
巴黎天文臺的天體物理學家奧黛麗·斯特勞布說：“我們測量的結果無法再用牛頓來描述。”未來對 S2 的觀測可能會證實愛因斯坦的其他預測，例如旋轉的黑洞如何拖動周圍的時空。
安德里亞·蓋茲是加州大學洛杉磯分校的天文學家，她領導著一個競爭團隊，該團隊使用夏威夷的凱克望遠鏡來測量恆星繞銀河系中心的路徑。“他們的資料看起來很漂亮，”她說。
S2 繞黑洞完整執行一週需要 16 年，因此兩個團隊都在熱切期待今年的近距離透過。但蓋茲表示，她的團隊計劃等到今年晚些時候再公佈他們的結果。在 2018 年發生的三個關鍵事件中，到目前為止只發生了兩個。
4 月，S2 在地球視線方向上經歷了最大速度。5 月，它最接近銀河系中心。在 8 月下旬和 9 月初，它將在地球視線方向上經歷最小速度。“我們花了 20 年才走到這一刻，”蓋茲說。“我們將等到透過結束，直到恆星完成它將要做的任何事情。”
正如從地球上看到的那樣，S2 已經開始在旅行方向上減速，因為它正在向第三個事件過渡。美國和歐洲的團隊都在密切關注它。“我們正處於關鍵時刻，”蓋茲說。“這超級令人興奮。”
本文經許可轉載，並於 2018 年 7 月 26 日首次發表。