一个天文学家团队刚刚探测到银河系中最快的星星。它异常的速度有一个更令人不安的解释：它围绕人马座 A* 运转，这是一颗位于银河中心的超大质量黑洞，其质量相当于太阳的四百万倍。天文学家将这颗星星命名为 S301，它在最高速度时可达每秒 25,000 公里（km/s），并且需要 8.7 年才能完成一次围绕人马座 A* 的轨道。（相比之下，太阳围绕银河中心的速度约为每秒 230 公里。）在巅峰速度下，S301 的移动速度比我们的太阳快超过 100 倍，达到了光速的 8%。 S301 的速度关键在于它距离超大质量黑洞的接近程度。根据欧洲南方天文台（ESO）的说法，在距离最近时，两者之间的距离可与土星和太阳之间的距离相媲美。人马座 A* 的巨大引力在星星接近黑洞时加速了它。然而，S301 并没有直接坠入黑洞，而是沿着一个极其拉长的轨道围绕黑洞运行。其轨道的形状也解释了为什么其速度变化如此之大。在最接近时，S301 移动得更快，而当它更远时，则移动得更慢。在太阳系中，一些彗星，如哈雷彗星，也发生类似的情况。 S301 是已知在银河系中轨道速度最高的星星，同时也是距离人马座 A* 最近的星星。它可能不是在我们今天看到的地方形成的，可能在沿途中失去了一个伴星。“S301 的轨道特性，以及星星不能在如此靠近超大质量黑洞的地方形成，表明该星星很可能是一个双星系统的一部分，被人马座 A* 的潮汐力撕裂。在这个过程中，S301 被黑洞的引力捕获，而它的伴星则被高速度踢出，很可能足以完全离开银河。” ESO 解释说。天文学家相信，在 10 年内，他们将能够确定人马座 A* 的旋转。质量和旋转或自转是科学家用于描述黑洞的两个基本属性。目前有迹象表明，人马座 A* 正在旋转，但尚无法精确确定旋转的量或方向。根据广义相对论，旋转的黑洞会拖动周围的时空。这个效应应该会稍微改变 S301 的轨道。如果天文学家能够在未来几年内测量这些小的偏差，他们将能够确定人马座 A* 的自转。黑洞的自转将扭曲时空的结构。追踪 S301 可以为这一现象提供更多见解。ESO/M. Kornmesser 天文学家首次在 2023 年利用 GRAVITY 这一设备在智利的 ESO VLTI 上探测到 S301。自那时起，他们追踪了它的运动，并在确认它之后，能够通过追溯到 2017 年的观测数据进行追溯。通过结合这些数据，他们更精确地重建了其轨道，并确定这颗星星在 2023 年初与人马座 A* 的最近接触。有望在 2031 年再次接近该黑洞。 S301 不是唯一已知的近距离围绕人马座 A* 运转的星星。几十年来，像 S2 这样的星星使天文学家能够确定黑洞的质量并测试广义相对论的预测。区别在于 S301 离人马座 A* 如此之近，以至于在接下来的十年内可以直接测量其自转——这需要与其他星星进行几十年的更多观测。这个故事最初出现在《WIRED en Español》，并已从西班牙语翻译过来。