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发现对人马座 A* 自旋敏感的星星

Nature2026年8月19日 00:00

文章 开放获取 发表时间:2026年8月19日 K. Abd El Dayem 1 , R. Abuter 2 , N. Aimar 3 , 4 , P. Amaro-Seoane 5 , 6 , A. Berdeu 1 , 2 , J.-P. Berger 7 , G. Bourdarot 6 , W. Brandner 8 , A. Burkert 6 , 9 , D. Caldéron 10 , C. Correia 3 , 4 , J. Cuadra 11 , 12 , R. Davies 6 , D. Defrère 13 , L. Delit 1 , A. Drescher 6 , 7 , F. Eisenhauer 6 , 14 , L. Esteras Otal 2 , M. Fabricius 6 , H. Feuchtgruber 6 , S. Flesch 6 , N. M. Förster Schreiber 6 , A. Foschi 1 , Q. Fournier 6 , P. Garcia 3 , 4 , R. Garcia Lopez 15 , A. Generozov ORCID: orcid.org/0000-0001-9261-0989 16 , R. Genzel 6 , 17 , S. Gillessen ORCID: orcid.org/0000-0002-5708-0481 6 , F. Gonté 2 , X. Haubois 18 , S. F. Hönig 19 , M. Houllé 7 , S. Joharle 6 , A. Kaufer 18 , J. Kammerer 2 , P. Kervella 1 , 20 , J. Kolb 2 , L. Kreidberg 8 , L. Labadie 21 , S. Lacour 1 , O. Lai 22 , R. Laugier 13 , J.-B. Le Bouquin 7 , J. Leftley 18 , 19 , R. Li 6 , B. Lopez 22 , D. Lutz 6 , F. Mang 6 , 14 , A. Mérand 2 , F. Millour 22 , M. Montargès 1 , N. Morujão 3 , 4 , H. Nowacki 22 , M. Nowak 1 , S. Oberti 2 , J. Osorno 1 , T. Ott 6 , T. Paumard 1 , C. Paladini 18 , S. Pappert 6 , H. B. Perets 23 , K. Perraut 7 , G. Perrin 1 , R. Petrov 22 , P. O. Petrucci 7 , T. Piran 24 , N. Pourré 7 , S. Rabien 6 , D. C. Ribeiro 6 , S. Robbe-Dubois 22 , M. Sadun Bordoni 6 , J. Sanchez-Bermudez 25 , D. Santos 6 , R. Sari 24 , J. Sauter 8 , S. Scheithauer 8 , J. Scigliuto 22 , J. Shangguan 6 , T. T. Shimizu 6 , F. Soulez 26 , J. Stadler 9 , C. Straubmeier 21 , E. Sturm 6 , M. Subroweit 21 , C. Sykes 19 , L. J. Tacconi 6 , P. Thévenet 1 , I. Urso 1 , F. Vincent 1 , J. Woillez 2 , G. Zins 18 及 GRAVITY+ 合作组 《自然》 (2026) 引用此文章 摘要:人马座 A* (Sgr A*)位于银河系中心,是离我们最近的超大质量黑洞(MBH) 1 。其周围的环境使得能够测量围绕它运行的个别恒星的轨道 2 , 3 , 4 。这些恒星充当测试粒子,探测围绕 4.3 × 10 6 M ⊙ 黑洞的引力势。通过这些观测,我们已将中心质量确定到千分之一的精度 5 ,恒星的轻微相对论运动让我们能够接触到主要的相对论性修正,包括引力红移 6 , 7 ,横向多普勒效应和施瓦兹希尔德度量对势能的正向进动的影响 8 。这些效应是 β² = (v/c)² 的量级(其中,v 为速度,c 为光速)。旋转黑洞的克尔度量导致 β³ 量级的修正。在此,我们报告发现了一颗微弱的主序星(m K = 19.3),S301,它环绕着一个 8.7 年的轨道,同时其近日点距离足够小,致使该星的峰值速度达到 25,000 km/s。根据当前近红外干涉测量和未来在极大望远镜上的光谱学的测量能力,S301的运动对 Sgr A* 的自旋直接敏感。S301 的高离心率表明它是由于希尔机制被撕裂的二元星的捕获成分。主黑洞在广义相对论中只有两个额外的自由度,分别是自旋和电荷。自旋是天文上相关的。由于宇宙中的所有物体都在旋转,我们也期望黑洞具有相同的特性,特别是因为形成黑洞的物质的角动量是守恒的。由于自旋对时空的影响随着距离 r 以 r⁻³ 的速率衰减,因此测量自旋实际上很困难。活动星系核中喷流的存在要求中心引擎中的超大质量黑洞(MBH)旋转 9 。自旋的估计来自于 X 射线反射光谱,其中铁 Kα 线的形状是自旋的探测工具,尽管自旋的影响相对较小 10 。对于吸积的恒星质量黑洞,自旋可以通过吸积理论估算 11 ,因此这些估算并不是无假设的。最干净的标记可能是引力波合并,其中初始物体的自旋是预合并波形的拟合参数之一 12 ,而结果黑洞的自旋可以从其减震特征推断 13 。太空实验引力探针 B 检测到由于地球扭曲时空引发的自旋诱导进动,具有 5σ 的显著性 14 ,验证了在超大质量物体周围的远场以及慢速运动的近似,该近似等于克尔度量在相同极限下的近似 15 。总体而言,克尔度量的自旋参数的观测约束非常少。人马座 A*(Sgr A*),作为离银河中心(GC)最近的 MBH,距离为 8.3 kpc,提供了一种直接的、动态的方式来测量其自旋。监测恒星轨道的观察使 Sgr A* 成为黑洞存在的最好证明之一。几十颗恒星在(几乎)开普勒轨道上运行,具有几乎放松的离心率分布和随机定向的轨道。最有价值的是这些恒星的研究。

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