愛因斯坦又對了!每10年繞黑洞轉一圈的天體:天上一天,地上一年

天空之城 2020/08/29 檢舉 我要評論

銀河系中心,科學家已經發現了一個超大品質黑洞,這就是SgrA *黑洞,也是銀河系內品質最大的黑洞,達到400萬倍太陽品質。銀河系內的大部分天體都繞著SgrA *黑洞公轉,我們的太陽系也不可避免,太陽系繞黑洞運行一圈要2億多年的時間。

圖片解讀:S62恒星的軌道進動

圖片解讀:S62恒星繞黑洞公轉的軌道示意圖,並非標準的開普勒軌道,也不是一個簡單的橢圓軌道,有進動的特點

銀河系內有數千億恒星,它們都按照牛頓引力定律和開普勒運動定律繞黑洞公轉,這說明我們的科學理論符合宇宙天體的普遍性,能夠解釋銀河系內的天體行為。但是有些恒星的軌道非常奇特,太陽繞SgrA *黑洞運行一圈需要2億多年,如果有一顆恒星繞黑洞運行的公轉時間大大減低,那麼愛因斯坦的廣義相對論效應就體現出來了。

SgrA *黑洞周圍正好也有這樣的天體,科學家將其命名為S62,品質大約是太陽的兩倍。由於其過於靠近黑洞,運行速度達到了光速的8%,這樣一來S62恒星表面的時間就開始變慢了,相對論效應開始體現。根據科學家的測算,S62恒星表面60分鐘相當於地球上100分鐘,換句話說,如果S62恒星周圍有行星,那麼其運行速度理論上也能達到8%的光速,那麼這顆行星上呆了100年,地球上已經過了167年。在多年之前,科學家一直認為S2天體是最接近SgrA *黑洞的恒星,S62恒星的發現時間比較短,目前也是銀河系中運行最快的恒星。依靠黑洞的強大引力,S62恒星周圍的時間開始變慢了。

圖片解讀:S62和S2天體靠近SgrA *黑洞時的變化

圖片解讀:S2恒星大約每16年繞黑洞運行一圈,其周圍的相對論效應也非常明顯

通過觀測S2、S62恒星的運動,我們也能夠精確計算SgrA *黑洞的品質,對我們理解SgrA *黑洞有很大的幫助。S2恒星大約每16年繞黑洞運行一圈,其周圍的相對論效應也非常明顯,在S2恒星周圍,時間也會變慢,只是沒有S62恒星那麼顯著。在2018年,S2恒星最接近黑洞的時候,我們觀測到了引力紅移。在2022年,S62會更加靠近SgrA *黑洞,屆時我們將進一步驗證廣義相對論在SgrA *黑洞、S62恒星周圍的影響。目前我們已經確定愛因斯坦的相對論是非常正確的,在多個天體觀測方向上取得了研究進展,符合實際觀測結果。

圖片解讀:銀河系中心黑洞的情況

SgrA *黑洞的品質只有400萬倍太陽品質,宇宙中其他星系的黑洞品質更大,產生的相對論效應更加顯著。比如我們對M87星系中的黑洞進行成像觀測,該黑洞品質達到太陽的65億倍,比銀河系最大的SgrA *黑洞要龐大許多,SgrA *黑洞在M87星系黑洞面前還是個弟弟。如果M87星系周圍也有類似的恒星,那麼這顆恒星周圍行星上的時間會變得更慢,我們民間神話傳說提出的天上一天,地上一年也不是空穴來風。 

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