新浪科技综合|就这么一颗星,这个男人,盯着看了三十年( 三 )


丨银心附近的不同半径内所包含的质量随半径的变化 , 图中包含本文下一小节即将介绍的内容(马普地外所2018年进展报告)
这个思路非常棒 。 但这个超大质量中心天体究竟是不是黑洞 , 就要在接下来的几十年中再行详查了 。
发现S2 , 盯住S2
从1991年开始 , Genzel不断改进观测设备甚至打造自己的专属相机 , 以应对诸如由地球大气造成的‘视宁度’<1>等问题 。 积累几年数据后 , Genzel在1996年刊文《自然》杂志 , 报告了他的发现:他的团队找到银心附近的39颗恒星 , 最近的距离银心仅有0.1光年 。
发现银心星团后 , 才是漫长等待的开始 。
他在等这些恒星在中心天体巨大引力的掌控下 , 滑出一道道优雅的轨迹 , 让他可以根据这些恒星轨道 , 计算出中心天体的位置、质量等信息 。
而其中肩负重任的那颗恒星 , 就是离银心最近的‘S2’ 。
Genzel盯了十一年之后 , S2星在2002年第一次来到了近心点 。
这一次 , 距离不再以光年、光月、光日计算 。 这一次 , S2到银心之间只有17光时 , 日地平均距离的125倍 。
这次过近心点让Gezel算出中心天体的密度下限 , 他当时已经可以得出结论:它就是个黑洞 。
虽然这个发现在30年后足以让他获得诺贝尔奖 , 但他并没有止步于此 , S2的发现给Genzel带来更大的野心:他想用更高精度的望远镜测量它的轨道 。
毕竟它的公转周期 , 只有16年 , 短于人的寿命——那么 , 再盯16年就是了 。
从2003年开始 , Genzel不断‘鸟枪换炮’ , 以获得更高的天体定位精度 , 在2018年S2再次经过近心点时 , Genzel可以精确测量出S2每隔一两天的位置变化!
|S2星2018年过近心点时位置的逐日变化(诺贝尔奖委员会2020年物理学奖解读材料)
极高的测量精度让Genzel不止可以玩转简单的密度计算——他可以把广义相对论玩出花来了 。
100年前 , 人们通过对太阳系内水星近日点进动的观测 , 对牛顿力学提出了质疑;又用太阳引力对背景恒星星光偏折的观测 , 宣告了广义相对论制霸物理学界时代的到来 。
这俩效应 , Genzel在两万多光年之外的S2星轨道中 , 都观测到了 。
这是Genzel获得的强有力证据 , 这一来 , 对银心超大质量黑洞存在的验证、对广义相对论的验证 , 都可以说是板上钉钉了——钉得贼结实那种 。
周遭佚事
篇幅所限 , 一些佚事未能展开 。
比如 , Genzel的父亲 , Ludwig Genzel , 也是个大物理学家 , 德国马普固体物理研究所的创始所长 。 他对红外干涉仪的发展做出了重要的贡献 , 间接奠定了其子Reinhard Genzel的成功 。
比如 , 与Genzel一起拿诺奖的还有一个美国的女天文学家 , Andrea Ghez 。 她稍晚于Genzel开始研究S2星 , 但也在大体同期使用美国一对10米口径的凯克望远镜 , 对S2星轨道进行了精确测量 , 其结果与Genzel形成很重要的互相印证 , 坐实了相关结论 。

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