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爱因斯坦又对了!每10年绕黑洞转一圈的天体:天上一天,地上一年

编者按:根据科学家的测算,S62恒星表面60分钟相当于地球上100分钟,换句话说,如果S62恒星周围有行星,那么其运行速度理论上也能达到8%的光速,那么这颗行星上呆了100年,地球上已经过了167年。M87星系中的黑洞质量达到太阳的65亿倍,如果M87星系周围也有类似的恒星,那么这颗恒星周围行星上的时间会变得更慢,我们民间神话传说提出的天上一天,地上一年也不是空穴来风。


宇宙印象|头条独家 深度科普栏目第1510期

在银河系中心,科学家已经发现了一个超大质量黑洞,这就是SgrA *黑洞,也是银河系内质量最大的黑洞,达到400万倍太阳质量。银河系内的大部分天体都绕着SgrA *黑洞公转,我们的太阳系也不可避免,太阳系绕黑洞运行一圈要2亿多年的时间。

图片解读:S62恒星的轨道进动

图片解读:S62恒星绕黑洞公转的轨道示意图,并非标准的开普勒轨道,也不是一个简单的椭圆轨道,有进动的特点

银河系内有数千亿恒星,它们都按照牛顿引力定律和开普勒运动定律绕黑洞公转,这说明我们的科学理论符合宇宙天体的普遍性,能够解释银河系内的天体行为。但是有些恒星的轨道非常奇特,太阳绕SgrA *黑洞运行一圈需要2亿多年,如果有一颗恒星绕黑洞运行的公转时间大大减低,那么爱因斯坦的广义相对论效应就体现出来了。

SgrA *黑洞周围正好也有这样的天体,科学家将其命名为S62,质量大约是太阳的两倍。由于其过于靠近黑洞,运行速度达到了光速的8%,这样一来S62恒星表面的时间就开始变慢了,相对论效应开始体现。根据科学家的测算,S62恒星表面60分钟相当于地球上100分钟,换句话说,如果S62恒星周围有行星,那么其运行速度理论上也能达到8%的光速,那么这颗行星上呆了100年,地球上已经过了167年。在多年之前,科学家一直认为S2天体是最接近SgrA *黑洞的恒星,S62恒星的发现时间比较短,目前也是银河系中运行最快的恒星。依靠黑洞的强大引力,S62恒星周围的时间开始变慢了。

图片解读:S62和S2天体靠近SgrA *黑洞时的变化

图片解读:S2恒星大约每16年绕黑洞运行一圈,其周围的相对论效应也非常明显

通过观测S2、S62恒星的运动,我们也能够精确计算SgrA *黑洞的质量,对我们理解SgrA *黑洞有很大的帮助。S2恒星大约每16年绕黑洞运行一圈,其周围的相对论效应也非常明显,在S2恒星周围,时间也会变慢,只是没有S62恒星那么显著。在2018年,S2恒星最接近黑洞的时候,我们观测到了引力红移。在2022年,S62会更加靠近SgrA *黑洞,届时我们将进一步验证广义相对论在SgrA *黑洞、S62恒星周围的影响。目前我们已经确定爱因斯坦的相对论是非常正确的,在多个天体观测方向上取得了研究进展,符合实际观测结果。

图片解读:银河系中心黑洞的情况

SgrA *黑洞的质量只有400万倍太阳质量,宇宙中其他星系的黑洞质量更大,产生的相对论效应更加显著。比如我们对M87星系中的黑洞进行成像观测,该黑洞质量达到太阳的65亿倍,比银河系最大的SgrA *黑洞要庞大许多,SgrA *黑洞在M87星系黑洞面前还是个弟弟。如果M87星系周围也有类似的恒星,那么这颗恒星周围行星上的时间会变得更慢,我们民间神话传说提出的天上一天,地上一年也不是空穴来风。 宇宙印象为今日头条独家,其他均为假冒,转载均为非法。

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