在我们银河系中央的极端空间里，广义相对论经历了巨大的考验

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通过测试一颗以接近癫狂的速度绕着我们银河系正中央质量巨大的黑洞旋转的恒星，爱因斯坦在1915年发表的广义相对论又一次地被证实了。

随着冲向与黑洞的最近点，这颗名叫S2的恒星发出的光线在剧烈的引力作用下被像玩似的拉伸，正如广义相对论里预测的一种名为引力红移的效应一样。
如果你觉得这个词听上去很耳熟，这是因为我们已经不止一次看见它了。就在去年，一组研究者发表了他们关于S2恒星，也叫做S0-2的研究。这颗恒星是一群年轻的、质量巨大的S级恒星之一，围绕银河系的中心轨道旋转并且环绕在人马座A*上，向我们展示了引力红移的清晰证据。

图解：银河系中央影像，可见S2的位置。
这个新的结果源自于一组独立的观察，在确认并详细检查了第一组结果的基础上添加了额外的数据和器械，进而排除那些可能来源于那些算法本身的偏见或是谬误。
“我们绝对可以排除牛顿的万有引力定律，”来自加州大学洛杉矶分校的天文学家Andrea Ghez说到，“我们的观测结果与爱因斯坦的广义相对论完全一致。”

在长达24年的观察后他们得到了这个来之不易的结果。S2这颗恒星绕人马座A*的一个轨道周期长达16年，并且直到去年这颗恒星来到离银河系中心不到17光时的最近点时，他们的测量设备的灵敏度才足够以前所未有的分辨率来观测这次事件。

图解：S2通过距离银河系中心黑洞最近点前后的想像图，并且确认了重力红移。
人马座A*的质量大约是太阳的四百万倍。它产生巨大的引力，创造出银河系中最极端的环境。
当S2接近半人马A*时会受到引力的影响，以椭圆的轨道加速到令人耳晕目眩的速度。它以千五百万千米每小时（一千五百五十万英里每小时）的速度弹射出去—几乎达到了光速3%。

图解：S2和其他 5 颗恒星环绕银河系中心超大质量黑洞候选者人马座A*的推论轨道
根据相对论，当S2离黑洞那么近时，这颗恒星发出的光线会在引力的作用下，朝着电磁光谱的红色端被拉伸。
S2在去年3月达到最大速率，随后在5月到达最近点，并且在12月达到最小速率。这个团队通过摄谱仪观察这三个现象，随着它围绕黑洞疾驰的同时研究该恒星光线的变化。
然后，研究人员将这些摄谱观察和1995年至2017年的观察结合在一起，以三维的形式重新构造出这颗恒星的轨道。

“这给了我们检测广义相对论的门票。”Ghez说道。
“我们期待引力是如何在一个质量巨大的黑洞旁表现的，同时，是否爱因斯坦的理论能够解释这一切。恒星经过它们完整轨道的过程向我们提供了有史以来第一次机会，帮助我们利用这些恒星的运动来检验基础物理学。”
这些结果证实且支持了去年公布的结果，从而再一次确认广义相对论为理解引力动力学不可动摇的规则。
正如我们去年报道的那样，这不是近期广义相对论通过的唯一测试。我们也目睹了一个三体星系，一个全星系的空间弯曲，以及引力波的发现，每一个都以它们自己的方式巧妙的验证了爱因斯坦一百年前的理论。所以，广义相对论依然强有说服力。
但是，对全新物理规则的需要已经若隐若现了。
“（爱因斯坦的）理论绝对存在漏洞。”Ghez告诉我们。
“它不能完美解释黑洞内部的引力。在某一时刻，我们将需要越过爱因斯坦的理论，找到一个更加全面的理论来解释黑洞的奥秘。”
实话实说，这酷毙了。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. sciencealert- TML

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本文选自：今日头条