在黑洞附近检验万有引力

来源：中国物理学会期刊网

(北京大学徐仁新编译自Katherine Wright. Physics，March 14，2019)

射手座A*是位于银河系中心的一颗巨型黑洞，其强大的引力为人们提供了一个理想的场所来检验引力理论(包括广义相对论GR)。之前人们往往用较低质量的天体(如太阳或白矮星) 作这类检验， 而现在GRAVITY 合作组则用围绕射手座A*黑洞做轨道运动的恒星来检验。

尽管科学家再三证实了GR 的预言，但这个理论并非完美(比如，宇宙中可见物质不足以解释观测到的宇宙加速膨胀)。发现违背GR基本假设的观测现象，或许暗示着未来改进的方向。

GRAVITY合作组检验了一个称作“局域位置不变性(LPI)”的基本原理，即：不管位于时空何处，非引力效应的测量结果应该完全相同。测试过程中，该团队跟踪了一颗恒星(名为S2，绕银心射手座A*黑洞轨道运动)发出的氢和氦的原子光谱。由于引力红移，当S2 接近黑洞时测得光的波长变长，在最接近黑洞处红移最大。基于LPI，对于不同原子发出的光，这种频率改变相同。在实验误差范围内，他们发现确实如此。

这项研究也为未来利用下一代望远镜更好地进行检验提供了路线图。例如，极大望远镜ELT 能监测遥远星系中很暗的恒星围绕中心黑洞的轨道运动。预计ELT 比现有设施灵敏一百多万倍，有可能发现LPI或GR其他基本原理的微小偏离。

更多内容详见：Phys. Rev. Lett.，2019，122：101102。

本文选自《物理》2019年第5期

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