一次长时间跨度的测量表明，一颗恒星围绕银河中超巨黑洞的运转轨迹有所改变。

上图为某艺术家关于某星围绕银河中心超巨黑洞运行轨迹的概念图。需要澄清的是，这一示意图中对进动效应有所夸张：相邻轨迹远点的实际偏移（椭圆轨迹顶点）应当小于一毫角秒，或者说，小于百万分之一度。

ESO / L. Calçada

一个国际天文小组报告了某星绕银河中心超巨黑洞运转轨道的进动情况。这一结果符合爱因斯坦相对论对引力的预测，并且如果此报告被证实，那么它将作为向我们展示黑洞如何扭曲时空的一个新例证。

人马座A，是紧密围绕在银河中心超巨黑洞运行的几十颗星中的一个，但它距离黑洞也有26,000光年，并被巨大的星尘云团所遮掩，除了使用地上最强力的红外望远镜则无法观测这些明亮的恒星。不过即使用这样的设备，观测时它们看上去也如同一团移动的波尔卡圆点一般。

两个团队，一个由雷恩哈德·根泽尔（德国马克思·普朗克外星物理中心）带队，另一个由安德烈娅·盖兹（美国洛杉矶加州大学）领导，已深耕此领域超二十载。他们身处领域前沿，正在不断使用最新的科技和设备攻坚黑洞领域。两个团队间的竞争让他们保持着最好的关系——惺惺相惜又互相鞭策。

这次是德国的团队发表了新的结果：两个团队所做的有关爱因斯坦广义相对论两个测验中的有关宇宙中心的第二个测验。

恒星玫瑰型轨迹

同星体们在贴近黑洞这样的引力环境下穿越而过这种情况相比，在太阳系中并无相似范例可供我们探查。特别地，有颗星能够提供关键的信息：一个明亮的拥有巨大质量的B型恒星，被德国团队称作S2，也被美国团队称作S02。这颗星比其他星体更接近黑洞——大约120个天文单位，或者说是四倍海王星到太阳的距离。事实上，它是如此得近，以至于它都会短暂地进入到黑洞的时空引力井中。它的这一被（相对论效应）显著延长的十六年公转周期能够让天文学家们验证爱因斯坦广义相对论的两个预测：引力红移效应和轨道进动效应。

通过对S2最近在2018年经过黑洞时的观察，两个团队都成功观测到了引力红移：在通过引力井时，恒星所发出的光短暂地变红（光的波长变长）。2018年根泽尔的团队发表了这一结果，盖兹的团队于2019年也发表了这一结果。

现在，德国团队声称他们已经测量了这一恒星的轨道进动。

在广义相对论中，在巨大质量的周围，引力不同于牛顿力学所描述的那样。这一巨大质量的物体扭曲了时空，而在这一点上，牛顿力学则并无阐述。当某星途经这一扭曲的时空，它的运行轨迹受到影响而有所偏离，轻微改变了入射角。这改变了它近黑洞部分的轨道。这一偏移近质心点的效应改变了这颗星的运行轨迹——积累之下，这颗星就会画出玫瑰状的轨迹（如上图），而不是一个单纯的椭圆。

我们也能在太阳系中看到这一轨道进动。水星绕太阳转动的进动，有一大部分源自于其他行星的影响。但是广义相对论可以解释牛顿力学所计算出的结果与观测值相差的那一“迷”之部分。对太阳系最内行星的运动（的进动部分）提供解释有助于验证爱因斯坦的广义相对论对引力描述的正确性。

德国团队花费了19年，收集了超300张图像和频谱测量，使用各类器具器材，来观测这一进动现象。这一观测追踪S2绕Sgr A黑洞运行了一圈多。在它们最近的时候，此星绕行黑洞的速度达到每秒7,700公里，也就是超过了2%的光速。

德国团队通过对比他们自己建立的银河中心参照系与S2的运动轨迹，他们发现了12角分（0.2度）的进动，并将这一结论发表在《天文学与天文物理学（四月刊）》这一期刊上。观测结果符合广义相对论的预测。

这一玫瑰型恒星轨迹恐成孤例

对于德国团队中主导分析部分的斯蒂芬·吉利森来说，这一结果无疑是令人兴奋的。在他十五年前加入这一团队的求职面试中，他们就讨论了这一计划。“”他说。

但是盖兹则是谨慎的，她的团队正在基于其独立的观测进行着分析。“这一测量十分困难，需要万分谨慎。”她说。不只是因为被观测的星体只是在图片上挤在一起的许多光点中的一个，还有两个团队在多年中使用了很多观测设备——每个设备都难以称得上是完美的。她说，每当使用设备时，都会增加不确定性。从新闻中看，她很担心德国团队并未考虑到这一不确定因素。“很高兴看到这一结论”，她说，“但似乎并不成熟。”

但吉利森则对他们的工作十分有信心。“不管我们怎么做分析，这一效应就在这里。”他说。

德国团队测量结果的一个推论应当予以关注：银河中心黑洞周边不可能有第二个大型黑洞相伴运行。而一旦中心黑洞的质量被考虑了，那么S2的轨迹之中就排除了任何大于1000倍太阳质量的星体隐藏在它的轨道之中。相似地，盖兹和她的同事在之前的工作就是排除了10,000+倍太阳质量的伴星藏匿其中的可能性。有些天文学家这些年推测银河中心黑洞是否可能有伴星，但考虑到这些测量结果，任何可能的其他黑洞都应该与其距离很远。

BY: CAMILLE M. CARLISLE 

FY: Pluto Jupiter

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