欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪（VLTI）获得了迄今为止银河系中心超大质量黑洞周围区域最深、最清晰的图像。新图像的放大倍数是之前的20倍。这一突破也让天文学家在银心黑洞附近发现了一颗从未见过的恒星。通过跟踪它的运行轨道，研究小组对银心黑洞的质量进行了迄今为止最精确的测量。
对银心附近恒星的追踪（来源：ESO/GRAVITY collaboration/L。 Calçada）
银河中心有一个超大质量黑洞，被记作人马座A*（Sgr A*），这在现代天文学中几乎已经成为一个共识。它的质量可能有400万倍太阳质量。然而，这个质量的估计却不是一个很精确的数字。此外，它是否存在自旋？它所引起的时空扭曲以及周围恒星的运动是否与爱因斯坦广义相对论所期望的完全一致？要想回答这些问题，最佳方法是跟踪一颗紧贴超大质量黑洞的恒星。
获得2020年诺贝尔物理学奖的莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）对银河系超大质量黑洞周围运行的恒星的研究已经长达三十年，如今又带领他的团队取得了最新的研究成果，并于12月14日在《天文学与天体物理学》杂志（Astronomy & Astrophysics）上发表了两篇论文。
甚大望远镜的干涉仪GRAVITY（来源：ESO）
追踪银河系中心的恒星，不仅需要拨开2.7万光年外的云雾，还要不断追求极致的分辨率。研究团队使用欧南台甚大望远镜上名为“引力”（GRAVITY）的特殊装置，它能将四台8.2m口径望远镜的光聚在一起进行干涉，从而产生相当于一台130m口径望远镜的效果。研究团队在这基础上开发了一种新的分析技术，使他们获得了迄今为止关于我们银河系中心最深、最清晰的图像，比使用单台VLT望远镜清晰20倍！“爱丽丝仙境”的神秘面纱被揭开了。
银心黑洞附近恒星的最新图像。注意到S300是新发现的恒星。（来源：ESO/GRAVITY collaboration）
新的技术所展示出来的细节让人震惊，黑洞周围恒星的活动无所遁形，他们还发现了一颗以前从未见过的恒星，并将其命名为S300。研究小组在2021年3月至7月间进行了最新的观测，重点是对那些接近黑洞的恒星进行精确的测量。其中就包括了纪录保持者S29恒星，它在2021年5月下旬接近了黑洞，距离只有130亿公里，相当于日地距离的90倍，比太阳系尺度还小。不仅如此，观测表明在接近黑洞时，它达到了每秒8740公里的惊人速度！从来没有观测到其他恒星以如此近的距离、以如此快的速度绕黑洞运行。
作为一个超大质量黑洞，人马座A*并不能被我们直接看到。不过，跟踪其附近作轨道运动的恒星，可以让我们精确探测该黑洞周围的引力场，从而测试广义相对论，确定黑洞的性质。根据最新的观测结果，再加上研究小组以前的数据，推测出银心黑洞质量为太阳的430万倍，并且与广义相对论的结论一致。这是迄今为止对银河系中心黑洞质量最精确的估计。
参考资料：
Watch stars move around the Milky Way’s supermassive black hole in deepest images yet
（https：//www.eso.org/public/news/eso2119/）
本文转自天文茶餐厅
