有史以来速度最快的恒星，却留下如花绽放般的轨迹

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在我们银河系的中心，数百颗恒星紧密围绕一个超大质量黑洞运行。这些恒星中的大多数具有经典的椭圆形轨道，它们的运动可以由牛顿力学和开普勒运动定律描述。但是少数轨道如此狭窄，只能用爱因斯坦的广义相对论来描述它们的轨道。

我们银河系中心的超大质量黑洞被称为射手座A *（SgrA *）。它的质量约为400万个太阳，它周围有着密密麻麻的恒星簇。几十年来，天文学家一直跟踪这些恒星的运动。在这些恒星中研究最多的恒星被称为S2。它是一颗明亮的蓝色巨星，每16年绕黑洞公转一周。在2018年，S2最接近黑洞，这使我们有机会观察到相对论效应，即引力红移。如果将球抛向空中，则它会随着上升而减慢速度。如果您将一束光束照向天空，光线不会减慢速度，但是重力确实会消耗掉其中的一些能量。结果，光束从重力井中爬出时会发生红移。在实验室中已经观察到了这种效果，但是S2使我们有机会在现实世界中看到它。果然，在接近时，S2的光像预期的那样变成红色。

由于S2的超高速发生红移的模拟 

Credit: ESO/M. Kornmesser

多年来，人们一直认为S2是最接近SgrA *的恒星，但是在最近的研究中发现了恒星S62：它每10年绕黑洞旋转一周，其质量大约是太阳的两倍。根据他们的计算，在最接近黑洞的一段轨道中，其速度接近光速的8％。这个速度已经进入了相对论的领域，时间膨胀开始起作用—在S62上一个小时将持续约100个地球分钟。

由于靠近SgrA *，S62并不遵循大多数恒星和行星都具有的开普勒轨道，它不是一个简单的椭圆形，而是更像是一种玫瑰形，每个循环的轨道进动大约10度。这种相对论的进动首先是在水星的轨道上观察到的，但其迹象非常微小。这种作用被称为施瓦茨希尔德进动，以前从未对超大质量黑洞周围的恒星进行过测量。2020年4月，由ESO的超大型望远镜（VLT）对恒星S2进行的长期观测结果证实，绕银河系中心的超大质量黑洞运动的S2正像爱因斯坦的广义相对论所预测的那样运动。而这次发现的恒星S62也具有类似的轨道特征。

艺术家有关施瓦茨希尔德进动的视觉化想象

Credit: ESO / L. Calçada

对恒星S2的观测整整持续了27年，因为等它绕过黑洞SgrA *就要好几年。虽然S62的公转周期比S2要少六年，但是要在S2的基础上更加深入的研究大质量黑洞和相对论效应的影响，所需时间依然不会太短。面对浩瀚无垠的宇宙，人类的渺小毋庸赘言，所幸总有一些人耐得住寂寞，一直在凝视着那片未知之处……

参考文献：

1. https://phys.org/news/2020-08-fastest-star.html

2. https://phys.org/news/2020-04-eso-telescope-star-supermassive-black.html

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