重力紅移實驗,廣義相對論再次獲得勝利 幾十年來,科學家們一直在監測一個名為人馬座A*的超大質量黑洞,它位於銀河系的中心。它的質量是太陽的四百萬倍,長久以來,天文學家們一直關注著一群銀河系中心的恆星,它們以一個不穩定的軌道在銀河系中心附近盤旋。

重力紅移實驗,廣義相對論再次獲得勝利

2018年5月19日,一顆叫做S2的恆星運行軌道穿過人馬座A*的重力場,這為科學家們提供了一個絕佳的機會來研究愛因斯坦預測的一種現象:重力紅移(Gravitational redshift)。重力紅移發生在光穿過重力場時失去了一些能量,導致它向紅色或更低的光譜頻率移動,隨著光線越來越感覺到重力的作用,它必須更加努力才能保持恆定的光速度。所以它的波不是以原來的頻率振盪,而是被以某種方式拉伸,波長會變得更長。

重力紅移實驗,廣義相對論再次獲得勝利

科學家們一直希望觀察這種現象在黑洞的範圍內是如何發生的;雖然人馬座A*離我們約26000光年,而且隱蔽在巨大的塵埃雲後面,但是最近ESO為他們的超大望遠鏡(VLT)提供了一個新工具,稱為GRAVITY,結合了VLT的四個望遠鏡所收集到的光,產生了15倍於單一望遠鏡的分辨力。這種解析精度相當於從地球上觀察月球上的網球,也使得天文學家們可以在S2星最近一次飛越人馬座A*時進行逐小時的測量。ESO團隊將這些新資料與之前收集的S2資料進行比較,以瞭解其光線是透過強重力場的改變情形。

這一驚人的細節記錄揭示了黑洞的巨大引力是如何影響光的。愛因斯坦認為,在極端情況下,黑洞的威力足以降低光的頻率,而他的理論又再一次通過了考驗。在新聞發佈會上,ESO研究員Frank Eisenhuer將愛因斯坦提出的預測計算公式套入並與觀測結果進行了比較——資料幾乎完全一致,在接下來的幾個月裡,研究人員還計畫監測這次相遇是如何改變S2的軌跡,這將有助於深入瞭解人馬座A*的質量分布。

資料來源:ESOAstronomy

本文授權轉載自網路天文館

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