银河系中心的黑暗:黑洞吞噬恒星
2017-07-19
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但请不要忘记,直至现在,这仍是银河系中心存在一个超大质量黑洞的唯一间接证据。由于它的引力影响着附近恒星的运动,所以我们知道那里有一个大质量天体,而它最可能是一个黑洞。但我们同样需要直接的证据来确定。现在的希望是,像S2这样的恒星不仅将为此提供证据,还能让我们检验最受我们青睐的黑洞理论。
其中之一就是黑洞无毛定理,认为黑洞其实非常简单,用它的质量以及自转的速度就能对其进行充分描述。有理论物理学家认为,通过研究银河系中心超大质量黑洞附近恒星的轨道,就可以检验这个定理,进而验证广义相对论。一个方法是观测。爱因斯坦的理论预言,一颗围绕银河系中心公转的恒星,其轨道上最靠近银河系中心的那一点会随着时间逐渐变化。
如果无毛定理正确,那么这个进动的速率只取决于黑洞的质量和自转速度,而和其他的无关。如果能追踪两颗恒星的轨道就更妙了。这样你就可以利用这两颗恒星的轨道关系来消除黑洞的质量,由此进动将只依赖黑洞的自转。如果事实证明进动依赖更复杂的东西,那么无毛定理就将被证明是错误的。如果真是这样的话,那么广义相对论也将被证明是错误的。因此,其科学回报是很大的。
另一种检验相对论的方法是使用脉冲星。这些超新星爆发遗留下的超高密度天体会以极高的速度自转,每转一圈,其犹如灯塔的射电波束就会扫过天空。正是由于其极强的规律性,它们成了宇宙中极其精准的时钟。如果银河系中心存在脉冲星,那么我们也许能够检验另一个相对论效应——引力时间膨胀,即在大质量天体周围的弯曲时空中时间流逝得较慢。只要探测到这个效应,我们就有了一个超大质量黑洞存在的证据。
新的目标
不幸的是,脉冲星极为暗弱,这使它们难以在多尘的银河系中心被发现。但天文学家正尝试探测银河系中所有的脉冲星,很有希望在银河系中心找到它们。