S0-2将检验爱因斯坦理论并可能揭示新的引力模型

时间：2021-08-01 11:52:04 来源：

位于银河系超大质量黑洞附近的S0-2（浅蓝色）轨道将用于测试爱因斯坦的广义相对论，并可能产生新的引力模型。信用：S.SAKAI / A.GHEZ / W。M.凯克天文台/加州大学洛杉矶分校银河中心

得益于S0-2恒星状态的新发现，天文学家对爱因斯坦的广义相对论进行了令人兴奋的测试，这是“无所不知”的。

直到现在，人们还认为S0-2可能是双星系统，即两个恒星彼此围绕的系统。有这样的伙伴会使即将进行的重力测试变得复杂。

但是在最近发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中，由夏威夷州立大学洛杉矶分校的科学家领导的一组天文学家发现，S0-2毕竟没有其他重要元素，或者至少一个没有足够大的阻碍力天文学家测试爱因斯坦理论所需的关键测量数据。

研究人员通过使用W. M. Keck天文台的OH抑制红外成像光谱仪（OSIRIS）和“激光导星自适应光学”获得了S0-2的光谱测量结果，从而做出了发现。

加州大学洛杉矶分校银河中心小组天文学研究生希洛的主要作者德文·朱（Devin Chu）说：“这是第一项以光谱二元形式研究S0-2的研究。”“这是令人难以置信的回报。这项研究使我们充满信心，S0-2二元系统不会显着影响我们测量引力红移的能力。”

爱因斯坦的广义相对论预测，来自强引力场的光会被拉伸或“红移”。研究人员期望从春季开始直接测量这一现象，因为S0-2最接近我们银河系中心的超大质量黑洞。

这将使银河系中心小组目睹恒星以最大的引力强度被拉动-在这一点上，任何与爱因斯坦理论的偏差都将是最大的。

银河中心集团副主任Tuan Do说：“这将是此类测量的首次。”重力是自然力中考验最少的。到目前为止，爱因斯坦的理论已经通过了所有其他关于色彩鲜艳的测试，因此，如果测得偏差，那么无疑会引出许多关于引力性质的问题！

“我们已经等了16年了，”朱说。“我们急切地希望看到恒星在黑洞的猛烈作用下将如何表现。S0-2会遵循爱因斯坦的理论还是恒星会违抗我们当前的物理定律？我们很快就会发现！”

该研究还进一步揭示了S0-2及其在S星团中的恒星邻居的奇怪诞生。这些恒星如此之近地存在于超大质量黑洞附近，这是不寻常的，因为它们还很年轻。在如此恶劣的环境中如何形成它们是一个谜。

道说：“在银河系中心形成恒星很困难，因为来自黑洞的潮汐力的强力可以将气团撕裂，然后瓦解并形成恒星。”

“ S0-2是一颗非常特别且令人费解的星星，” Chu说。“我们通常不会看到像S0-2这样的年轻炽热恒星如此靠近超大质量黑洞。这意味着S0-2必须形成了不同的方式。”

有几种理论提供了可能的解释，其中S0-2是二进制的。楚说：“我们能够为S0-2设定一个伴星质量的上限。”这一新的约束条件使天文学家更加了解这个不寻常的物体。

像S0-2一样大的恒星几乎总是有双星伴星。我们很幸运，没有同伴可以更容易地测量广义相对论效应，但这也加深了这颗恒星的神秘感。

银河系中心小组现在计划研究绕超大质量黑洞运行的其他S星，以期区分试图解释S0-2为什么是单星的各种理论。

出版物：Devin S. Chu等，“调查S0-2的二元性：它的起源和鲁棒性对超大质量黑洞周围的引力定律的影响，” ApJ，2018年； doi：10.3847 / 1538-4357 / aaa3eb

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