在银河系中心的极端空间，广义相对论通过了巨大的考验

对绕银河系超大质量恒星运行的另一次测试以疯狂的速度再次支持了这一理论正如阿尔伯特·爱因斯坦在 1915 年所描述的那样。

当一颗名为 S2 的恒星以最接近的方式绕着黑洞猛冲时，它的光线被强大的引力拉长了——正如相对论所预测的一种名为“S2”的效应一样。引力红移。

如果这听起来很熟悉，那是因为这不是我们第一次看到这样的成就。去年，一组研究人员发表了他们的发现S2 - 也称为 S0-2，是一群年轻、巨大的星团之一S 星绕银河系中心运行 - 当它围绕人马座 A* 运行时，显示出明显的引力证据。

这一新结果来自一组独立的观察结果，通过额外的数据和仪器对第一组结果进行了确认和阐述，以排除可能源自工具本身的任何偏差或错误。

“我们绝对可以排除牛顿万有引力定律，”加州大学洛杉矶分校的天文学家安德里亚·盖兹 (Andrea Ghez) 说道。 “我们的观察结果与爱因斯坦的广义相对论是一致的。”

这是经过24年观察得来之不易的结果。 S2 绕人马座 A* 运行的每一次轨道都需要 16 年，直到去年近距离接近人马座 A* 时，这颗恒星才进入了人马座 A* 的轨道银河系中心17光时- 我们拥有足够灵敏的仪器，能够以前所未有的分辨率观察这一事件。

Sgr A* 的质量大约相当于 400 万个太阳。它产生的引力是巨大的，创造了银河系中最极端的环境。

S2 有一个椭圆轨道，当它接近 Sgr A* 时，它的重力会加速到令人眼花缭乱的速度。它的弹射速度约为每小时 2500 万公里（1550 万英里）——几乎是光速的 3%。

当S2如此接近黑洞时，根据相对论，引力效应应该将恒星的光拉伸成更长的波长，朝向电磁波谱的红端。

S2 在去年 3 月达到最大速度，随后在 5 月最接近，并在 9 月达到最低速度。研究小组对这三个事件进行了光谱仪观测，研究了恒星在黑洞周围变焦时光线的变化。

然后，他们将这些光谱观测结果与 1995 年至 2017 年的观测结果结合起来，在三个维度上重建了恒星的整个轨道。

“这就是我们进入广义相对论测试的入场券，”盖兹说。

“我们询问引力在超大质量黑洞附近的表现，以及爱因斯坦的理论是否告诉了我们完整的故事。观察恒星完整的轨道提供了第一个机会，利用这些恒星的运动来测试基础物理。”

这些结果不仅证实了，而且支持了去年公布的结果，再次证实了广义相对论是理解引力动力学的一套可靠规则。

正如我们去年报道的那样，这并不是广义相对论近年来通过的唯一测试。我们也看到了三体恒星系统， 一个整个星系弯曲空间，以及引力波的发现- 每一个都以自己的方式完美地符合爱因斯坦 100 年前的理论。所以它仍然坚挺。

但对一套新的物理定律的需求可能迫在眉睫。

“[爱因斯坦的]理论确实显示出脆弱性，”盖兹说。

“它无法完全解释黑洞内部的引力，在某种程度上，我们需要超越爱因斯坦的理论，采用更全面的引力理论来解释黑洞是什么。”

老实说，那会太酷了。

该研究发表于科学。