有史以來最快的恆星正以8%的光速行進

2020-08-18 天文在線

　　 在我們銀河系的中心，幾百顆恆星緊緊地圍繞著一個特大質量的黑洞運行。這些恆星中的大多數擁有足夠大的運行軌道，他們的運動遵循牛頓引力和克卜勒運動定律。但是有少數恆星軌道非常緊密，以至於他們的運行規律只能符合愛因斯坦的廣義相對論。S62作為運行軌道最緊密的恆星被世人所知。在與黑洞距離最近的時候，它以幾乎是光速8％的速度運行。

　　最接近人馬座A*的距離

　　

　　 人馬座A*(SgrA*)是我們的銀河系中的特大質量的黑洞。它的質量大約為4百億個太陽的質量，我們通過圍繞著它運行的恆星了解到這一點。幾十年來，天文學家一直在追蹤這些恆星的運動軌跡。通過計算他們的運行軌道，我們可以確定SgrA*的質量。近幾年來，我們的觀測變得非常精確，以至於我們不僅僅可以測量黑洞的質量，我們還可以由此驗證是否我們對黑洞的了解是否準確。

　　一個關於S2超速移動以至於紅衣的仿真模擬

　　 S2是圍繞人馬座A運行的恆星之中被研究最多的一顆恆星。它是顆明亮的巨大藍色行星，每16年圍繞黑洞一圈。2018年，S2到達與黑洞的最近距離，這給了我們一個研究一種被稱為引力紅移的相對論效應的機會。如果你往天上擲一個球，在它上升的過程中速度會逐漸減慢。如果你往天空中發射一束光線，光線的速度不會變慢，但是重力的確會帶走它的部分能量。因此，當它掙脫重力的時候，這束光將會發生紅移。這種現象之前就在實驗室被觀測到了，但是S2給了我們一個在真實的世界中觀察它的機會。果然，在最近點，像預期的那樣，S2的光變紅了。

　　多年來S2被認為是最接近人馬座的恆星，但此後S62被發現了。據一團隊最近發現，此恆星的質量約為太陽的兩倍，且每十年繞黑洞為軌道而行。據他們計算，在最接近人馬座的位置，其速度接近8%的光速。這如此之快的速度使得時間膨脹開始起作用。S62上的一小時約為地球上的100分鐘。這軌道進動源自一顆靠近超大質量黑洞的恆星。

　　Credit: Luís Calçada/ESO 因它鄰近人馬座，所以S62沒有遵循克卜勒軌道進動。它不是一個簡單的橢圓，而是遵循螺旋形運動，其軌道每循環一次進動約10°。這種相對進動第一次是在水星的軌道上觀測到的，但影響甚微。在2020年的秋季，S62將再次近距離臨近人馬座。它將使天文學家比近距離接觸S2更精確地檢驗相對論的影響。

　　引用：Peibker(派克），Florian(佛羅萊恩），Andreas Eckart(安德裡亞斯 愛卡特），Marzieh Parsa(馬爾基 帕爾薩）。「S62圍繞人馬座在9.9年軌道上運行。」

　　天體物理學雜誌 889.1 (2020):61

　　相關知識

　　真空中的光速，通常用c表示，這是個通用的物理常量，在許多物理學領域都很重要。其精確值為每秒299792458米（近似於300000km/s,或186000mi/s).它的精準源於國際協定，一米的定義是光線在真空中沿1/299792458秒的時間間隔所走過的路徑長度。根據狹義相對論，c是傳統物質和信息傳播速度能傳遞的上限。

　　儘管這種速度通常與光有關，但它也是所有無質量粒子和場擾動包括電磁輻射和引力波在真空中傳播的速度（其中光小範圍在頻譜中）。這些粒子和波以c速運動，與源的遠動或是觀察者的慣性參考系無關。無論它們的速度在哪個參考系中被測量，具有非零靜止質量的粒子只能臨近c，但永不能達到它。在狹義和廣義相對論中，c與空間和時間相互關聯，也出現在著名的質能等效方程E=mc2中。

　　作者：BRIAN KOBERLEIN

　　FY：Astronomical volunteer team

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