甚大望遠鏡在超大質量黑洞周圍看到恆星飛舞證明相對論正確

由歐洲南方天文台的甚大望遠鏡（Very Large Telescope）進行的觀測首次顯示，圍繞銀河系中心超大質量黑洞運行的恆星，正像愛因斯坦相對論的一般理論所預測那樣運動。它的軌道形狀像玫瑰花結，而不是牛頓萬有引力理論所預言的橢圓形狀。在近三十年通過越來越精確的測量，使這項備受追捧的結果成為可能，這使到天文學家能夠揭開潛伏在我們銀河系中心的龐然大物的奧秘。

位於德國加興（Garching）市的馬克斯·普朗克地外物理學研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）所長萊因哈德·根澤（Reinhard Genzel）表示：愛因斯坦廣義相對論預測，一個物體圍繞另一個物體的束縛軌道不會像牛頓引力那樣封閉，而是在運動平面中前進。這種著名的影響首先在水星繞太陽的軌道上看到，是第一個支持廣義相對論的證據。一百年後，我們現在已經觀測到恆星繞銀河系中心密集星團：人馬座*運行的恆星運動，這種觀測突破加強人馬座A*的證據，必須是質量為太陽質量四百萬倍的超大質量黑洞。

人馬座A*距太陽二萬六千光年，它周圍密密麻麻的恆星，提供了一個獨特的實驗室，可以用其它方法在未經探索的極端重力情況下測試物理學。其中一顆編號S2的恆星，向超大質量黑洞掃掠，其最近距離少於二百億公里（太陽與地球之間的距離的一百二十倍），使其成為有史以來在軌道上最接近超大黑洞的恆星之一。在最接近黑洞的位置，S2以接近光速百分之三的速度在太空中飛馳，每十六年完成一次公轉運行。馬克斯·普朗克地外物理學研究所的史蒂芬·吉列森（Stefan Gillessen）表示：在追蹤恆星超過二十年半之後，我們的精確測量結果可以可靠地檢測出S2在人馬座A*周圍路徑中的史瓦西半徑（Schwarzschild radius）。

【圖、文：節譯自歐洲南方天文台2020年4月16日新聞公佈】研究全文刊登在2020年4月16日出版的《天文學與天體物理學》期刊

【補充資料】
史瓦西半徑是德國天文學家卡爾·史瓦西（Karl Schwarzschild）在1916年首次發現了史瓦西半徑的存在，這個半徑是一個球狀對稱、不自轉又不帶電荷的物體的重力場。