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面对超大质量黑洞,广义相对论的预测再度通过验证

2019-08-08 点击:1148
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  科学家这次又锁定了哪个目标来考验爱因斯坦的广义相理论怎么样?答案是我们银河系的超大质量黑洞。通过观察S2星在黑洞周围的行为24年,加州大学洛杉矶分校的团队再次验证了等效原理。虽然很多人提出了关于广义相对论的问题,但事实告诉我们这个理论仍然坚如磐石。

如果你问在地球上100万光年中谁是最极端的天体,它就是银河系中心的超大质量黑洞射手座A *,其质量是太阳的400万倍。它是测试爱因斯坦广义相对论的最佳对象之一。

由加州大学洛杉矶分校天文学家Andrea Ghez领导的一个小组自1995年以来一直使用凯克望远镜来观察一颗名为“S2”的恒星与射手座A *的相互作用,射手座A *具有大约16年的时间和极高的轨道偏心率;时间过得很快,在眨眼之间,2018年,S2星出现在距离黑洞最近的位置(距离黑洞事件视界大约180亿公里,或者是海王星轨道直径的2倍)。

S2恒星轨道。

广义相对论预测恒星光会受到黑洞重力的影响,观测中会出现引力红移现象。同年,马克斯普朗克外空物理研究所的天体物理学家Reinhard Genzel团队证实了这一点。据预测,S2星的速度将由黑洞重力增加到光速的2.7%(约每小时2500万公里)。

Andrea Ghez团队的24年研究最近发布,独立数据再次证明了S2恒星光被黑洞拉伸。重力红移结果与爱因斯坦的广义相对论一致,牛顿的预测结果是五个标准偏差,简单来说,可以完全排除牛顿万有引力定律。

S2星在去年3月达到了其最大视线速度(视线速度)。同年9月,视线速度降至最低。 Andrea Ghez团队将这一时期的光谱数据与1995年至2017年的观测结果相结合,以三维方式重建恒星的轨道,并重新验证广义相对论中的等效原理。

此外,新研究还计算出射手座A *的质量和距离更准确:太阳质量为3,946,000倍,不确定度为1.3%;与地球的距离为7,946秒(25,900光年),不确定度仅为0.7%。

面对宇宙中最深不可测的天体,爱因斯坦再一次赢得了胜利。广义相对论尚未使我们误入歧途。新论文发表在《科学》期刊上。

UCLA视频截图)

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