爱因斯坦相对论再次通过考验！超大质量黑洞让靠近的恒星“变色”

在阿尔伯特·爱因斯坦提出相对论一个多世纪后，他的广义相对论又通过了另一个考验。

一组欧洲研究人员用巨大的望远镜对准银河系的中心，观察到一颗快速移动的恒星靠近一个巨大的黑洞。

他们发现黑洞扭曲了恒星的光波，这与爱因斯坦的理论是一致的。

(图源：每日邮报)

这幅由欧洲南方天文台在2018年7月提供的图片展示了在靠近银河系中心的超大质量黑洞时，恒星S2的路径。

当恒星靠近黑洞时，一个非常强的引力场使恒星的颜色轻微地向红色转变，这是爱因斯坦广义相对论的结果。

欧洲研究人员于2018年7月26日星期四在《天文学与天体物理学》杂志上发表了他们的观察结果。

“这是我们第一次在超大质量黑洞附近直接测试爱因斯坦的广义相对论，”马克斯·普朗克地外物理研究所高级天文学家弗兰克·艾森豪尔(Frank Eisenhauer)告诉记者。

他说：“在爱因斯坦时代，他无法思考或想象我们今天所展示的东西。”

周四，《天文学与天体物理学》杂志报道了这一结果。

爱因斯坦的理论认为，宇宙的结构不仅仅是空间，而是一种更复杂的实体，叫做时空，它被重物的存在所扭曲。

黑洞提供了一个检验这个想法的好机会。

1905年，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)认定，所有非加速观察者的物理定律都是一样的，真空中的光速与所有观察者的运动无关——这就是狭义相对论。

这项开创性的工作为所有物理学引入了一个新的框架，并提出了空间和时间的新概念。

他花了10年的时间试图在理论中加入加速度，最终在1915年发表了他的广义相对论。

这就确定了质量巨大的物体会在时空中造成扭曲，就像重力一样。

最简单的说，它可以被认为是一个巨大的橡皮片，中间有一个保龄球。

当球扭曲了橡皮片时，行星弯曲了时空结构，产生了我们感觉的重力。

任何靠近其的物体都会因为这种效果而朝它坠落。

爱因斯坦预言，如果两个大质量的物体结合在一起，将在时空中产生巨大的涟漪，在地球上是可以探测到的。

这一情景最近在热门电影《星际穿越》中得到了证明。

在一段视频中，船员们登上了一颗行星，这颗行星落入了一个巨大黑洞的引力控制之下，这一事件导致了时间的大量减少。

地球上的船员几乎没有衰老，而船上的船员在返航时却老了几十年。

位于银河系中心的这颗行星的质量是太阳的400万倍。

俄亥俄州立大学天体物理学家保罗·萨特(Paul Sutter)说：“我，和世界上所有的物理学家一样，都希望最终能看到爱因斯坦的相对论出现裂缝。”

“但他再次用智慧打败了我们。”

但是证实了爱因斯坦的研究成果——再一次，“感觉我们就像是在作无用功。”萨特说。

科学家们知道这个理论仍然不能解释宇宙的一切。所以他们不断地测试。

到目前为止，还没有人能推翻它。

虽然广义相对论的影响以前已经被发现过，但这是第一次通过观察恒星在超大质量黑洞附近的运动而发现的。

佛罗里达大学(University of Florida)的物理学家克利福德·威尔(Clifford Will)说：“对我来说，这就是它这么酷的原因。”

威尔希望他的同事们能够发现离黑洞更近的恒星，在那里相对论的影响会更强。

他说：“这一发现真的是个开始。我认为，未来将是非常令人兴奋的。”

欧洲南方天文台的科学家们开始用它的超大望远镜观察26年前特大质量黑洞附近恒星的运动。

黑洞距离地球26000光年，质量是太阳的400万倍。

科学家们选择了一颗名为S2的恒星作为研究对象。这颗恒星有着16年的轨道，他们知道它将在2018年回到黑洞附近。

在过去的20年里，他们的仪器的准确度有所提高，因此在2018年5月，他们能够与来自世界各地的科学家一起进行极其精确的测量。

当这颗恒星接近黑洞时，它的轨道速度增加到2500万千米每小时(1550万英里每小时)。

巴黎天文台的Odele Straub说，这颗恒星的波长在试图摆脱超大质量黑洞的引力时被拉长，它的外形从蓝色变成了红色。

科学家们现在希望观察黑洞物理学的其他理论，她说。

MPE的根泽尔(Reinhard Genzel)说：“这是这支团队多年来走过的漫长道路上迈出的第一步，我们希望在未来几年继续走下去。”