北京
银河系里出现了一位新的“速度之王”。天文学家观测到一颗恒星，其最高速度达到每秒2.5万公里，约为光速的8%。但这颗恒星真正的“超能力”并不在于速度，而在于它的位置——它是迄今已知距离银河系中心超大质量黑洞“人马座A*”最近的恒星。这一发现发表在8月19日的《自然》杂志上，可能帮助科学家测量黑洞最难以捉摸的特征：自旋。
“我们发现这颗恒星潜力巨大，我们真的都非常兴奋。”德国加兴马克斯·普朗克地外物理研究所的天文学家斯特凡·吉勒森说。测量黑洞的自旋，有助于科学家更好地理解黑洞物理。
新星S301：离黑洞最近的“舞者”
这颗新发现的恒星被命名为S301，由GRAVITY+合作项目发现。该项目使用欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪，能够观测到比肉眼可见天体暗40亿倍的物体。S301比太阳大约50%，首次出现在2023年拍摄的图像中。为了绘制这颗恒星8.7年的轨道，天文学家将随后两年的观测数据与2017年以来的历史数据结合了起来。
S301的轨道极其狭长，最近时距人马座A*仅17亿公里——比土星到太阳的距离稍远一点。在这个距离上，黑洞的自旋应该会随着时间推移，微妙地改变这颗恒星的轨道。吉勒森说，通过多年追踪这颗恒星的轨道，科学家最终将获得足够的数据来计算黑洞的自旋。
为什么测自旋这么难？
恒星的轨道此前已经帮助科学家计算出了人马座A*的质量——约为太阳的400万倍。但要测量自旋，就需要一颗离黑洞更近的恒星。研究人员之所以对黑洞自旋感兴趣，是因为它可以帮助天文学家理解黑洞是如何成长的。
哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家劳拉·布伦内曼（未参与该研究）解释说，快速自旋意味着黑洞一直在以规律的方式吞噬物质；而较慢的自旋则表明黑洞是从一个更混乱的“自助餐”中进食的。自旋也被认为会影响黑洞的喷流和风，因此它是理解黑洞对周围星系影响的有用拼图。
间接测量 vs 直接测量
此前，黑洞的自旋也可以通过两种间接方式测量：一是研究某些黑洞附近气体发出的X射线，二是分析两个黑洞碰撞产生的引力波。但这些方法都需要建模和假设，因此对自旋的测量结果仍存在一些争议。
马里兰大学帕克分校的天文学家克里斯托弗·雷诺兹（未参与该研究）评价道：“在我看来，它们仍然是不错的测量方法，但它们是间接的。这颗恒星给了我们进行更直接测量的机会。”
如果能够精确测量银河系中心黑洞的自旋，爱因斯坦的广义相对论也将被纳入考量——这或许会带来更多有趣的物理发现。
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