银河系中心,一颗约1.5个太阳质量的普通恒星,正把速度推到每秒2.5万公里。
按这个峰值,它绕地球赤道一周只需1.6秒。它叫S301,是目前已知银河系内跑得最快的恒星。
但天文学家最在意的不是纪录。它贴着人马座A*飞过时,或许能第一次直接量出这颗超级黑洞的自转。
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四个年份的观测画面显示S301沿狭长轨道运动,白线为拟合轨迹。
最快只发生在最危险的一刻
S301绕黑洞一圈只用8.7年,比上一位纪录保持者的12年短约28%。不过,它并非全程保持最高速度。
这条轨道的偏心率约为0.983,形状像被拉长的针。恒星冲到离黑洞最近处时,才达到光速的8%以上。
最近距离约17.8亿公里,相当于12倍日地距离。这个尺度只比太阳到土星的平均距离大约20%。
它在2023年初完成最近一次掠过,下一次预计在2031年。研究推断它仍是一颗普通主序星,没有被黑洞撕碎。
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银河系中心藏在浓密星场与尘埃之后,S301无法在普通可见光照片中单独辨认。
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星图红圈附近指向银河系中心的人马座A*,距离地球约2.7万光年。
20亿倍的亮度差,四台望远镜才看见它
从地球看,S301比参宿四暗约20亿倍。银河系中心又挤满恒星,要把它分出来,难度远高于拍一颗孤星。
欧洲南方天文台把四台8米望远镜的光合在一起。形成的虚拟望远镜,角分辨率是单台的15倍。
团队在2023年春天发现S301,随后倒查2017年和2021年的资料。论文最终使用了跨越八年多的19组数据。
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银河系中心的恒星和气体极为拥挤,微弱目标很容易与周围亮点混在一起。
它不是测速对象,而是一枚时空陀螺仪
广义相对论预言,旋转黑洞会拖拽附近时空。靠得足够近的恒星,轨道方向会因此发生细小偏转。
按最佳拟合轨道,S301每圈约有2度的近心点进动。这个较大的效应主要来自黑洞质量,并不等于已经测出自转。
真正的自转信号更微弱。研究人员要从连续多圈轨道中,把两种偏转精确分开。
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示意图展示“参考系拖拽”:旋转黑洞会轻微扭动周围时空,并改变近邻天体轨道。
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模型中的两条轨迹分别代表不自转与自转黑洞,差异很小,必须长期追踪才能分辨。
它可能来自一次“双星拆散”
恒星很难在如此靠近超级黑洞的位置形成。S301极扁长的轨道,更像一次引力事故留下的结果。
研究团队推测,它原本属于双星系统。黑洞把两颗星拆开,S301被俘获,另一颗则可能被高速抛出银河系。
这仍是最符合轨道的解释,不是已拍到的完整过程。那颗被抛走的伴星,也尚未在这项研究中得到确认。
至少观测两个完整轨道后,团队才有望直接测量黑洞自转。2031年的近距离掠过,将是下一次关键考试。
如果只能先揭开一个答案,你更想知道黑洞转得多快,还是那颗失散伴星去了哪里?
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