8%光速狂奔的恒星，本该不存在却绕着黑洞转

你可能也好奇过，银河系正中心到底藏着什么。答案听起来很直接：一个超大质量黑洞，叫人马座A*。但真正让人挠头的是它周围那群恒星——它们跑得太快了，快到你眨一下眼，就错过了。

天文学家最近盯上了一颗编号为S301的恒星。它的速度超过了光速的8%。这个数字放在宇宙尺度里也够吓人：光速是每秒约30万公里，8%就是每秒两万多公里。而更让人意外的是，这颗星按常理根本不该存在。

S301不是孤例。它是一群恒星里跑得最快的那颗，这群星像上了高速公路一样，疯狂绕着银河系中心的黑洞打转。那个区域的引力极端到离谱，既解释了它们为什么能跑这么快，也解释了为什么它们的存在本身就不太合理——黑洞通常会先把形成恒星所需的气体和尘埃云撕碎。

为什么我们以前几乎看不见那里

银河系中心亮得刺眼，也挤得离谱。地球位于银河系的一条旋臂上，距离中心大约26,500光年。从我们这个安静的银河系郊区往中心看，就像眯着眼直视探照灯的光束。

那个区域太拥挤，因此太明亮，在天文学的大部分历史里，想从中挑出单个天体几乎没希望。英国曼彻斯特大学的天体物理学家Albert Zijlstra形容说，这个区域完全是一团乱麻，是宇宙的垃圾桶。因为黑洞的引力，几乎所有有意思的东西都被扔进了这片空间，一切都在往里掉，所以它非常混乱，很难理解。

问题还不止这一个。地球大气会模糊我们的视线，让微小的天体尤其难以分辨。整个区域还被巨大的尘埃和气体云遮蔽着。银河系中心的黑洞人马座A*直到1974年才被发现，而天文学家确认它的周边就是银河系中心，也不过是那之前几十年的事。

直到最近，天文学家才有能力穿透这团混乱，分辨出单颗恒星。德国马克斯·普朗克地外物理研究所的天文学家Stefan Gillessen打了个比方：想象一只小萤火虫停在汽车大灯旁边，如果你的视力不是非常非常好，你可能会错过那只萤火虫。你需要一台非常巨大的机器提供的分辨能力。换句话说，一台非常大的望远镜。

没有大望远镜，他们想了别的办法

麻烦在于：我们还没有那台望远镜。一台传统望远镜需要直径大约30到40米的镜面，才能分辨出这些超近距离的恒星。虽然有几台这样的天文台正在建造，但天文学家并不想干等。Gillessen说，我们是非常没有耐心的人。于是他们找到了聪明的变通办法，来窥视银河系中心附近的恒星。

第一个突破是自适应光学。这项技术不依赖刚性镜面，而是用一面每秒能微妙变形数百甚至数千次的镜面。这些微小的调整抵消了地球湍流大气造成的模糊，让视野变得清晰得多。

上世纪90年代末，两个团队——一个由马克斯·普朗克地外物理研究所的Reinhard Genzel领导，另一个由加州大学洛杉矶分校的Andrea Ghez领导——用自适应光学分辨出了银河系中心附近最早被看到的恒星。这些恒星以大约每秒2000公里的速度移动，从距离人马座A*一个光月以内的地方经过。Zijlstra回忆那些早期观测时说，它们获得的分辨率看起来像魔法。

然后，在2002年，Genzel的团队发现了一颗此后多年主导这个领域的恒星，编号S0-2。在距离人马座A*最近时，它离黑洞只有17光时，速度达到约每秒7650公里，接近光速的3%。通过追踪它的轨道，Genzel和Ghez得以开始称量银河系中心那个东西的质量。它必须极其巨大，又极其致密——这成了人马座A*确实是一个黑洞的有力证据。

下一次飞跃发生在2018年，S0-2又一次近距离掠过。这一次，研究人员使用了干涉测量技术，把多台望远镜收集的光线合并起来，制造出一台大得多的天文台的效果。这让他们以前所未有的精度追踪这颗恒星的轨道，并确定了人马座A*的质量。这项工作为Genzel和Ghez赢得了2020年的诺贝尔奖。但这只是开始。

三类恒星，一个说不通的问题

绕着银河系这头巨兽黑洞运行的恒星，本身就令人费解。随着天文学家更仔细地观察银河系中心，他们发现这些恒星分成三个明显不同的类别：

• S星：危险地靠近黑洞。
• 顺时针盘星：在更外围，轨道更有秩序。
• 离盘星：路径更混乱，有时看起来和其他恒星朝相反方向跑。

S星带来一个特别的谜题，其中一部分和它们出人意料的年轻有关。这些恒星不可能在现在的位置开始生命，因为那里没有足够的气体和尘埃供它们形成。但同样地，它们所属的这类恒星寿命只有大约5000万年，远远不够时间让它们逐渐、平和地迁移到银河系中心。

它们的寿命很短——这就是目前能确定的部分。至于它们究竟怎么跑到那里、又为什么能存在，天文学家还在继续盯着看。Gillessen说，这是一个如此美丽的天文系统，它是一份放在我们家门口的礼物，我们只需要持续观察它，就能学到非常多。

而需要学的东西确实不少。这些恒星可能揭示银河系中心黑洞隐藏的性质，暴露它周围潜伏着什么，甚至能在宇宙中最极端的地点之一检验引力。