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標題: 愛因斯坦又對了！恆星靠近黑洞首次證實重力紅移 [打印本頁]

作者: 打冷震奇俠 時間: 2018-7-28 04:53 標題: 愛因斯坦又對了！恆星靠近黑洞首次證實重力紅移

在銀河系的中心，距離地球2.6萬光年的射手座，有一個質量相當於太陽400萬倍的巨型黑洞，一小群星體圍繞著這超級重力場高速運行，就在這裡，天文學家首次證實愛因斯坦廣義相對論中有關重力紅移（gravitational redshift）的理論。
這場驗證花了近20年時間，德國嘉興（Garching）馬克斯普朗克地外物理研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）的團隊持續追蹤其中一顆名為S2的恆星，終於在今年5月19日，目睹S2以最近的距離繞過黑洞，產生的重力紅移現象。
我們知道，重力不單令光線彎曲，也能拉伸光波波長。黑洞產生的重力場非常強大，當光波經過黑洞，逐漸遠離時，可以想像光的粒子，要由重力井（黑洞）邊緣爬出來，必須消耗能量，但光的粒子不會慢下來，它還是要以光速前進，於是就得以另一種方式消耗能量，而這種消耗就表現於光波被拉長，整體頻譜會往紅色端方向偏移，所以稱為重力紅移，gravitational redshift。愛因斯坦的廣義相對論早就提出了重力紅移，到今天，天文學家才首次觀測到。
S2以橢圓軌道圍繞黑洞運行一周要16年，天文學家在這些年持續不斷追蹤它。對上一次S2最靠近黑洞是2002年，當時天文望遠鏡的技術仍未能觀測這個現象，到今天已經有兩隊天文學家以最新的儀器追蹤它。除了德國由天文物理學家Reinhard Genzel率領的團隊之外，美國天文學家Andrea Ghez的團隊亦在夏威夷以凱克望遠鏡（Keck telescopes）緊追S2的動向，尤其是今年5月19日及前後的一段時間。
兩個團隊均發現，當S2以最短距離繞過黑洞時，速度高達每秒鐘約8,000公里，即是相當於光速的約2.7％，而其光波的確拉長了。
兩個團隊都表示，這次觀測有助了解黑洞之謎，並會繼續監測S2的軌跡，同時希望觀測S2附近同樣圍繞黑洞的其他星體，包括重力對它們的軌道的影響，並寄望日後有更強大的天文望遠鏡，可以觀測到物質掉進黑洞，甚至時間空間被黑洞扭曲。

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