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2017-08-13 17:05 来源:麻省理工科技评论 黑洞
在科学史上，爱因斯坦的相对论早已历经无数次检验，但物理学家仍然不满于此——因为在包括黑洞周围的强引力场中，相对论效应还未被观测到。而现在，一支德国团队却通过观测银河系中心黑洞及一颗恒星再次验证了该古老的理论。 在科学家的观测中，该恒星正在缓缓地朝这个名为“人马座A”（Sagittarius A* 或 Sgr A*）的黑洞移动。然而对其进行研究却困难重重，因为它距地球有2.6万光年远，且周围裹着一层十分厚的星云物质。为了穿透这些物质，天文学家只能使用红外望远镜对其进行观测。
在过去的几年里，atv，科学家已经对高速经过Sgr A*的一部分恒星轨迹进行了探测；从轨迹中，他们不但能推断出超级黑洞本身的存在，还能计算出它有多重——四百万太阳质量。 然而，上述一系列研究在大多数情况下都未涉及到广义相对论，因为它们与牛顿力学模型几乎相差无几。如果要展现显著的相对论效应，就必须以无与伦比的精确度跟踪轨道，以保证测出与牛顿模型相悖的那几分钟偏差。 于是，与Sgr A*最近的恒星S2就成了观测相对论效应的最佳候选。每隔十六年，这颗恒星扁而长的椭圆轨道就会令其在极近的距离内掠过黑洞——这一距离只是太阳和海王星之间距离的四倍。两者上次的擦肩而过之时处于2004年，科学技术还不够精确，而对本次2018年的相遇，研究人员早已做好了准备。 对于2018年的相遇，德国科隆大学的天文学家Andreas Eckart的团队将以尽可能高的精确度绘制S2的轨道，并打算使用位于智利的欧洲南方天文台大型望远镜近20年所收集的数据。“这是一项冗长的工作，”Eckart表示，但他们已经成功显示S2的轨道与牛顿模型的预测不符，且与广义相对论的预测”十分接近“。 牛顿预测，恒星会沿着同一椭圆形的轨道在宇宙中穿行；但相对论却认为，当恒星与黑洞接近时，其轨道中心线会稍加偏移。这意味着轨道会与远离Sgr A*黑洞时的轨道稍有不同。在近日发布于《Astrophysical Journal》的论文中，该团队表示已经观测到了这两个现象——中心线位移和轨道形状变化。 然而，哈佛大学物理学家Abraham Loeb却并不认为该研究足以支持相对论，因为其实验误差较大；但Abraham Loeb承认，该团队正走在正确的道路上。“关键是，开奖，他们精确的测量能为日后的校正做好准备。” 随着S2向Sgr A*接近，Eckart的团队也开始着手准备一种新的观测仪器，名为“GRAVITY”，该仪器能结合四台直径8.2米大型望远镜中两台的数据，进而形成一幅巨大的清晰图像。“我们将达到一个更高的清晰度。”Eckart说，这可能在真正意义上验证相对论。 -End- 编辑：张枸
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