北京
银河系中心盘踞着一个名为人马座A*的超大质量黑洞，其质量超过太阳的四百万倍。在这个宇宙邻居的引力范围内，天文学家发现了一颗特殊的恒星，它或许能为理解宇宙中最深奥的概念打开一扇新窗。
根据今天发表在《自然》期刊上的一项研究，一颗名为S301的恒星距离人马座A*如此之近，以至于它绕行黑洞的速度超过每秒15,500英里（约合每秒2.5万公里）。S301的处境极其独特，天体物理学家用“前所未有”来形容这颗恒星。
紧贴黑洞的极速轨道
“这颗星的特殊之处在于，它正以非常紧凑的轨道绕人马座A*运行，仅需8.7年就能完成一圈，而且它逼近黑洞的距离仅为地球到太阳距离的12倍。”研究共同作者、德国马克斯·普朗克地外物理研究所天体物理学家费利克斯·曼在一份声明中解释道。
S301最接近超大质量黑洞时的距离，大约相当于地球到土星的距离。这不仅使它成为迄今观测到的距离人马座A*最近的恒星，也是速度最快的恒星。在轨道运行期间，S301的速度比商用客机快10万倍以上——超过光速的8%。
“因为它绕人马座A*运行得如此之近，S301为研究这个极端黑洞环境中时空的基本性质打开了一扇新窗口。”研究共同作者、2020年诺贝尔物理学奖得主莱因哈德·根策尔解释道。
借助VLTI才得以观测
S301的亮度比参宿四暗20亿倍，只有借助欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜干涉仪（ESO的VLTI）才能探测到它。为了研究它，天文学家使用了ESO的GRAVITY+仪器配合VLTI，后者将四台26英尺宽望远镜的光线合并，创造出比单台望远镜空间分辨率高15倍的虚拟合成望远镜。
研究团队于2023年首次发现这颗新恒星，此后一直在追踪它以缩小其轨道范围。他们的数据还帮助他们追溯了S301自2017年以来的轨道历史，显示它此前最近一次经过人马座A*是在被发现前几个月。S301可能最初是双星系统的一部分，被超大质量黑洞的潮汐力撕裂。虽然这使S301被限制在目前的轨道上，但它的伴星很可能以极高的速度被弹出，甚至完全离开了银河系。
对爱因斯坦理论的极限检验
对S301本身的更深入了解可能带来更多突破，尤其是在人马座A*方面。研究人员长期以来一直推测，黑洞像宇宙中大多数其他物体一样旋转。爱因斯坦的广义相对论指出，旋转的黑洞会带动周围的时空一起旋转，在这一过程中扭曲时空——而S301恰好为验证这一理论提供了绝佳的天然实验室。
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