陕西
在银河系的中心有着一个质量约430万倍的超大质量黑洞--人马座A*。
它本身不发出任何可探测的光，除过探测外围的吸积盘，天文学家只能靠围绕它运行的恒星，一点点的了解它。
过去二十年，恒星S2是当之无愧的主力探针，它帮人类测出了黑洞的精确质量，验证了引力红移、史瓦西进动等广义相对论预言。
而最近，一颗跑得更近、更快的恒星S301被正式发现，它直接把黑洞探测的边界，推进到了“自旋”这一从未被恒星动力学触及的维度。
相关研究于2026年8月19日发表在《自然》期刊上。
这颗恒星的发现，得益于欧洲南方天文台甚大望远镜的GRAVITY干涉仪。
2023年春天，研究团队在例行监测银心时，注意到黑洞西北方向15毫角秒处有一颗此前从未记录的暗星，短短几个月里，它就出现了明显的位置偏移，运动速度远超周围的恒星。
顺着这条线索，研究人员回溯了2017年和2021年的历史观测数据，在旧数据里找到了这颗星的痕迹，最终用横跨8年的19个位置点，拼出了它完整的运行轨道。
测算结果令研究人员非常惊讶。
S301围绕黑洞转一圈仅需8.7年，是目前已知轨道周期最短的银心恒星，比此前的纪录保持者S55还短3年多，更是比著名的S2恒星短了近一半。
它的轨道极度扁长，偏心率高达0.98，最远点和最近点相差几十倍。
最惊人的是它的近心点距离，受限于当前缺少视向速度数据，轨道存在两种朝向的合理解，对应近心点距离分别为136倍和142倍黑洞史瓦西半径，这差不多是S2近心点的十分之一，是目前人类已知深入黑洞引力场最深的主序星。
在这个距离上，恒星会被黑洞引力加速到每秒2.5万到2.56万公里，这相当于光速的8.3%到8.5%。
这真的太恐怖了！
好在它是一颗质量约1.5倍太阳的F型主序星，体积不大，潮汐半径远小于近心点距离，不会被黑洞的潮汐力撕碎。
之所以天文学家对这颗星如此重视，核心原因是：它是第一颗能用轨道运动直接测量人马座A*自旋的恒星。
在广义相对论里，黑洞的引力效应分不同层级：黑洞质量带来的效应最为显著，属于速度与光速平方比量级的相对论修正，比如S2已经验证的史瓦西进动；而黑洞自转带来的效应是更高阶的，强度弱得多，必须离黑洞足够近才能被观测到。
这种效应叫参考系拖拽，也叫兰斯-蒂林效应——旋转的黑洞会像在浓稠糖浆里转动的勺子一样，拖着周围的时空一起转动，形成一个无形的引力漩涡。
当恒星穿过这个漩涡时，它的轨道平面和近心点方向会发生额外的缓慢偏转，偏转的幅度和速度，直接对应着黑洞的自转快慢和自转轴朝向。
在此之前，S2因为离黑洞较远，自旋带来的轨道偏转极其微弱，需要上百万年才能积累出可观测的明显偏移，所以依靠我们现有的观测手段完全无法实现。
而S301把近心点拉近了10倍，自旋带来的轨道进动强度大幅提升。
如果黑洞以最大速度自转，且自转轴与恒星轨道角动量同向，那么每公转一圈，近心点就会因参考系拖拽额外偏移约0.1度。
按照研究团队的模拟，只要持续观测大约10年，结合未来极大望远镜的光谱数据，就能把人马座A*的自旋参数测量到足够高的精度，从而实现恒星动力学对黑洞自旋的首次直接探测。
除了物理检验，S301还藏着自己的起源谜题。
黑洞附近的潮汐力强到可以撕碎任何分子云，恒星不可能就地形成，所以它一定是从更远的地方迁移过来的。
如此高偏心率的轨道，最合理的解释是希尔斯机制：很久以前，S301原本是一对密近双星的其中一员，当这个双星系统意外闯入黑洞的引力范围时，黑洞的潮汐力把双星硬生生撕开，其中一颗恒星被以极高的速度甩出去，成为逃离银心的超高速星；而S301则被黑洞俘获，进入了现在这个极扁的轨道。
根据轨道参数反推，原来的双星间距约0.05到0.2个天文单位，比水星到太阳的距离还近。
未来如果能通过光谱测出S301的自转速度，就能验证这个假说，因为密近双星会被潮汐锁定，恒星自转通常很快。
按照轨道周期推算，S301下一次抵达近心点的时间在2031年底，届时自旋带来的轨道效应会最为显著。
GRAVITY+合作组会持续跟踪这颗恒星，而未来欧洲极大望远镜上的MICADO光谱仪，还能测出它的视向速度，解开目前轨道朝向的双重简并，让自旋测量更加精准。
研究团队估计，银心附近应该还有上百颗类似的暗弱主序星，只是受限于此前的观测能力没有被发现。
随着更多这类恒星被找到，人类将拥有一组分布在不同轨道上的天然探针阵列，更全面地绘制黑洞周围的时空结构。
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