是谁，在危险的边缘试探？_风闻

原创：牧夫天文

作者：Phil Plait

翻译：王婧彧

校对：尼安吉 张砚斌 王茸

美编：刘炎成

后台：库特莉亚夫卡 李子琦

原文链接：

https://www.syfy.com/syfywire/astronomers-find-a-star-dive-bombing-our-galaxys-supermassive-black-hole

在我们银河系的中心盘踞着一个超大质量黑洞——人马座A*（Sgr A*），其质量是太阳的400万倍。

我们是如何知道这个黑洞的质量呢？一方面归功于围绕着Sgr

A*旋转的一个星团。这个星团由被称为S星的明亮年轻恒星组成，宽度达到四分之一光年（两万多亿千米）。S2星是这群恒星中的一个，它沿一个椭圆形轨道运行，距离Sgr A*最近的时候只有160亿千米。近期，S2星更是达到了有观测以来的最近位置。

但是一群一直在紧盯着S星团的天文学家发现了另外一颗恒星——S62星刷新了这个记录：它离黑洞最近时只有令人战栗的**28亿千米！这可比天王星离太阳的距离还近。写到这里，笔者不禁后背发凉，我是无论如何不想离得那么近的。S62星好像也是这么想的，因为当它到达近质心点（与黑洞距离最近时）时会以20000km/s的速度呼啸着掠过黑洞。这个速度是光速的6.6%!**难以想象把一颗恒星加速到这个速度是什么样的场景。

根据观测数据绘制的S星团图像，Sgr A*位于黄色十字位置，S62星就在它的右上方。

Credit: Gillessen et al

S62星十分暗淡，是这个星团里能够看到的最暗的星之一，这也给对其运动的追踪增加了困难。但是，利用八米口径的智利甚大望远镜（VLT，Very Large Telescope）的一对相机，天文学家们得以在2002~2012年间对它进行多次观测，也就是看着它绕着Sgr A*运动。想利用得到的图像来确定S62星的轨道形状是十分困难的，因为2018年明亮的S2星从黑洞面前穿过，它耀眼的光芒干扰了对S62星的观测。然而，天文学家们利用数学方法拟合出了S62星的位置，从而得到了轨道的形状。从图中可以看到，S62的轨道形状既是不可思议的但又十分可怕。

包括S62星（红色）的四颗S星的轨道，它们围绕着银河系中心的超大质量黑洞运行。用点标记的是观测到的位置，线标记的是计算出的轨道。黑洞位于坐标系中心用小黑线标记的位置。

Credit: Peißker et al.

这个轨道是一个被极端拉长的椭圆，致使S62星最近的时候离黑洞只有28亿千米而最远的时候有2300亿千米（大约是天王星与太阳距离的40倍）。而它的运行周期只略低于10年，这就意味着S62星运动得很快。如果能够得到它更多的位置，特别是近质心点附近的，就能更好地确定出来它的轨道。

一系列关于银河系中心黑洞的观测，显示了黑洞的位置（用“x”表示）以及围绕其运动的S62星的位置（绿色虚线圆圈）。

好消息是，S62目前正向接近黑洞的方向运动。预计它将在2023年3月经过黑洞，这给观测留下了足够的准备时间。不仅如此，到那时我们还会看到相对论效应带来的一种奇异的现象。

根据牛顿运动定律，如果有一个物体围绕另一个质量比它大的物体运动，在没有其他物体干扰下，它的运动轨迹是永远不变的。但是，如果看看爱因斯坦的广义相对论中的方程，这个轨道会产生进动——也就是说，轨道的长轴会旋转，因为从相对论的角度来说，大质量的物体会扭曲空间。这会让小质量物体的运动轨迹改变，轨道产生进动。

随着水星环绕着太阳，它每次到达近日点，轨道都会产生进动，或者说略微旋转。这是由于广义相对论效应。

Credit: Frobenius / Physics Stack Exchange

我们知道这一现象是因为我们已经观察到水星就是这样：它的轨道由于这种效应正在以广义相对论预测的量值缓慢地旋转。当这种现象出现时，轨道旋转的程度由两个天体的距离以及被绕转天体的质量决定。

黑洞质量十分巨大，S62星又会很接近Sgr

A*。进行观测的天文学家们预测2023年它经过黑洞时会进动10°。这是一个很大的角度，仔细的观测理论上能够发现这个变化。即使这一次的观测很难确定角度的大小，十年之后角度还会再增加10°，20°的倾角应该就容易观测到了。

目前，S62是距离黑洞最近的纪录保持者，但它地位可不一定稳固。天体不能太接近黑洞，因为这样它们的轨道就变得不稳定并使它们坠入黑洞，甚至在落入之前就会被黑洞强烈的潮汐力撕碎。然而，随着对这片小而拥挤的区域的观测能力的提高，我很好奇能否看到更接近那个**“有去无回点”**的恒星？

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

NGC 2392：双层壳行星状星云

图片来源: NASA, ESA, Hubble, Chandra