侯嘉昊，袁業(yè)飛

(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 物理學(xué)院 天文學(xué)系，安徽 合肥 230026)

2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)，另一半授予賴因哈德·根策爾(Reinhard Genzel)和安德烈婭·蓋茲(Andrea Ghez)，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)了宇宙中最奇特的現(xiàn)象之一——黑洞”. 前者在理論上證明了廣義相對(duì)論框架下黑洞的存在性，即引力塌縮將導(dǎo)致黑洞的奇點(diǎn)不可避免；后者則通過(guò)觀測(cè)銀河系中心恒星的軌道運(yùn)動(dòng)證實(shí)了銀河系中心存在一個(gè)大約400萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量的暗天體，且該暗天體的質(zhì)量應(yīng)該在最近恒星的近心點(diǎn)(125天文單位，約1.9×1010km)之內(nèi),超大質(zhì)量黑洞是目前唯一合理的解釋. 本文從黑洞概念的發(fā)展歷史出發(fā)，對(duì)今年諾獎(jiǎng)得主的主要工作進(jìn)行概要性介紹.

1 黑洞理論

1.1 早期歷史

牛頓力學(xué)是建立在絕對(duì)時(shí)空觀基礎(chǔ)之上的. 絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的，時(shí)空可以影響物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槿f(wàn)物都存在于時(shí)空之中，但物質(zhì)絕對(duì)不可能影響時(shí)空的性質(zhì). 愛(ài)因斯坦的相對(duì)論革新了人們對(duì)時(shí)空的認(rèn)識(shí). 狹義相對(duì)論統(tǒng)一了時(shí)間和空間，但時(shí)空仍然是絕對(duì)的. 廣義相對(duì)論放棄了絕對(duì)時(shí)空的概念，認(rèn)為物質(zhì)和時(shí)空存在相互作用. 物質(zhì)可以改變時(shí)空的性質(zhì)，使得時(shí)空彎曲，而彎曲時(shí)空決定時(shí)空中物體的運(yùn)動(dòng). 在廣義相對(duì)論中，不存在引力這種相互作用. 地球繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，本質(zhì)上是由被太陽(yáng)弄彎曲的時(shí)空性質(zhì)決定的. 時(shí)空彎曲由時(shí)空度規(guī)(gμν)刻畫(huà)，愛(ài)因斯坦于1915年11月18日發(fā)表了正確地決定時(shí)空如何彎曲，即決定度規(guī)的引力場(chǎng)方程，這代表著廣義相對(duì)論的正式建立. 廣義相對(duì)論場(chǎng)方程發(fā)表后不到2個(gè)月，德國(guó)天文學(xué)家卡爾·施瓦西(Karl Schwarzschild)便得到了真空?qǐng)龇匠痰撵o態(tài)球?qū)ΨQ解[1]，采用施瓦西坐標(biāo)系dxμ={dx0,dx1,dx2,dx3}={t,r,θ,φ}，時(shí)空間隔可表示為

r2(dθ2+sin2θdφ2)≡gμ νdxμdxν,

(1)

1.2 黑洞的存在性與奇點(diǎn)定理

自施瓦西黑洞提出以來(lái)，人們對(duì)于有關(guān)黑洞存在性的爭(zhēng)論便未停止. 另一個(gè)需要回答的問(wèn)題是，宇宙中黑洞能形成嗎？恒星內(nèi)部不斷發(fā)生熱核反應(yīng)，提供了氣體壓、輻射壓與引力抗衡，維持流體靜力學(xué)平衡. 恒星內(nèi)部氫燃燒結(jié)束之后，會(huì)發(fā)生超新星爆炸，外殼層膨脹，核區(qū)塌縮形成白矮星和中子星這樣的致密星，根據(jù)后來(lái)的研究，甚至直接形成黑洞. 假設(shè)白矮星內(nèi)部的壓強(qiáng)由電子簡(jiǎn)并壓提供，1930年，年僅19歲的蘇布拉馬尼揚(yáng)·錢(qián)德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)發(fā)現(xiàn)白矮星存在最大質(zhì)量，約為1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量，后人稱之為錢(qián)德拉塞卡極限[4]. 假設(shè)存在中子星，其內(nèi)部壓強(qiáng)由中子簡(jiǎn)并壓提供，1939年奧本海默(J.R.Oppenheimer)和沃爾科夫(G. M. Volkoff)又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)中子星也存在質(zhì)量上限，約為0.7倍太陽(yáng)質(zhì)量，即奧本海默極限[5]. 一個(gè)很自然的問(wèn)題是，當(dāng)致密星質(zhì)量達(dá)到最大值之后，電子或中子簡(jiǎn)并壓不足以與引力抗衡時(shí)，它們會(huì)塌縮成黑洞嗎？1939年，奧本海默和斯奈德(H. Snyder)通過(guò)求解球?qū)ΨQ塵埃物質(zhì)(內(nèi)部壓強(qiáng)為零)的場(chǎng)方程發(fā)現(xiàn)在引力的作用下塵埃會(huì)不斷收縮最終塌縮為奇點(diǎn)[6]. 他們研究的對(duì)象為質(zhì)量大于0.7倍太陽(yáng)質(zhì)量的中子星，因其超過(guò)奧本海默極限，中子星內(nèi)部壓強(qiáng)無(wú)法與引力抗衡，導(dǎo)致星體在引力的主導(dǎo)下塌縮. 為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假設(shè)在引力塌縮過(guò)程中星體內(nèi)部壓強(qiáng)近似為零，并且忽略由于旋轉(zhuǎn)等因素引起的球?qū)ΨQ偏離，最終計(jì)算表明在隨動(dòng)觀測(cè)者看來(lái)具有典型恒星質(zhì)量的中子星塌縮為黑洞的時(shí)標(biāo)僅為毫秒量級(jí)！這似乎是關(guān)于黑洞存在性的第一個(gè)理論上嚴(yán)格的證明，但許多人對(duì)此提出質(zhì)疑，原因是球?qū)ΨQ的條件過(guò)于苛刻，現(xiàn)實(shí)中并不存在. 當(dāng)星體具有角動(dòng)量時(shí)很難想象所有物質(zhì)最終會(huì)塌縮到一點(diǎn). 1963年，利夫希茲(E.M. Lifshitz)和哈拉特尼科夫(I.M. Khalatnikov)指出[7]，時(shí)空奇點(diǎn)的存在并不是相對(duì)論宇宙模型的直接推論，并且考慮一般情形下任意的物質(zhì)分布不能直接證明奇點(diǎn)的存在. 惠勒(J. A. Wheeler)也表明了他的擔(dān)憂：塌縮的星體會(huì)不斷將自身物質(zhì)轉(zhuǎn)換為引力輻射而最終蒸發(fā)殆盡. 有關(guān)黑洞存在性的理論研究陷入了停滯狀態(tài).

類星體的發(fā)現(xiàn)重新點(diǎn)燃了人們研究黑洞的熱情. 正是受到類星體發(fā)現(xiàn)的鼓舞，1963年彭羅斯(R.Penrose)開(kāi)始深入研究黑洞是否存在奇點(diǎn)，最終做出了革命性的工作. 盡管當(dāng)時(shí)克爾已經(jīng)得到了旋轉(zhuǎn)解，但其仍具有很高的對(duì)稱性，故仍不能代表一般情形. 彭羅斯放棄了球?qū)ΨQ物質(zhì)的假設(shè)，僅對(duì)其能量密度提出正定的要求，為此他引入拓?fù)鋵W(xué)來(lái)研究相關(guān)問(wèn)題并創(chuàng)造性地提出“俘獲面”(trapped surface)概念. 在1965年發(fā)表的文章中[8]，彭羅斯以時(shí)空上一類空超曲面(柯西面)作為物質(zhì)的初始分布，假設(shè)一開(kāi)始物質(zhì)按照球?qū)ΨQ分布形式進(jìn)行引力塌縮，故而外部的真空部分可用施瓦西度規(guī)描述. 此時(shí)無(wú)限遠(yuǎn)處觀測(cè)者只可接收到施瓦西半徑之外的信號(hào). 當(dāng)物質(zhì)收縮到施瓦西半徑以內(nèi)時(shí)，周圍的時(shí)空便出現(xiàn)類空球面，即俘獲面. 俘獲面是閉合的類空二維曲面，任意2條與其正交的類光測(cè)地線會(huì)在未來(lái)某點(diǎn)相交(見(jiàn)圖1). 俘獲面一旦形成，即使物質(zhì)的分布發(fā)生變化如偏離球?qū)ΨQ等，也會(huì)一直存在. 而在正定的能量密度條件下，俘獲面內(nèi)部的所有物質(zhì)隨著時(shí)間推移最終都會(huì)匯集到徑向坐標(biāo)的原點(diǎn)，故時(shí)空的奇點(diǎn)是不可避免的. 文獻(xiàn)[8]中的內(nèi)容被稱為彭羅斯奇異定理1965，該定理表明若物質(zhì)的初始分布非常不平坦具有俘獲面，且物質(zhì)場(chǎng)滿足合理的條件，則愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程意味著時(shí)空必然具有奇異性.

圖1 彭羅斯引入的俘獲面示意圖(F4是俘獲面T2的編時(shí)未來(lái)集，B3是F4的邊界. 圖中為球?qū)ΨQ情形，對(duì)偏離球?qū)ΨQ同樣適用)[8]

彭羅斯的討論詳細(xì)如下. 先討論正能量條件. 所謂的正能量條件是說(shuō)，在時(shí)空中任一點(diǎn)所有的類時(shí)測(cè)地線tμ滿足：

(2)

(3)

圖2直觀地解釋了俘獲面的概念[9]. 其中三維類空的空間已被壓縮為二維平面，即用二維平面代表三維空間. 平面向上的法線方向代表時(shí)間演化方向. 星體的表面用黃色的圓圈表示，從星體表面發(fā)出的、沿著徑向向外傳播的光用藍(lán)色的圓圈表示，向內(nèi)傳播的光(假設(shè)光可以自由地向內(nèi)傳播，類似中微子)用紅色圓圈表示. 作為對(duì)比，圖2(a)顯示的是靜態(tài)時(shí)空. 在靜態(tài)時(shí)空中，星體的大小基本不隨時(shí)間演化，從星體表面發(fā)出的向外傳播的光的直徑越來(lái)越大. 圖2(b)顯示的是引力塌縮的時(shí)空，且在該時(shí)空中，隨著時(shí)間的演化，星體的半徑越來(lái)越小，從星體表面發(fā)出向外和向內(nèi)傳播的光的半徑也在不斷減小，甚至小于上一時(shí)刻星體的半徑. 在這種情況下，星體的表面就被彭羅斯稱之為未來(lái)俘獲面. 在引力塌縮過(guò)程中，一旦出現(xiàn)俘獲面，隨著時(shí)間的演化，俘獲面最終會(huì)塌縮到一點(diǎn)——奇點(diǎn).

(a)靜態(tài)時(shí)空

在這一時(shí)期彭羅斯的其他主要工作包括：

1963年提出利用共形等度規(guī)映射

(4)

將時(shí)空共形嵌入至更大的時(shí)空，從而把原時(shí)空中的各類無(wú)限遠(yuǎn)(未來(lái)類時(shí)、類光無(wú)限遠(yuǎn)等)拉近，以研究彎曲時(shí)空的漸進(jìn)行為[10]，利用此方法繪制的時(shí)空示意圖稱為彭羅斯圖(圖3)，在彭羅斯圖中類光測(cè)地線為45°和135°的直線.

圖3 時(shí)空的彭羅斯圖(時(shí)空的無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)經(jīng)過(guò)共形變換后被拉近)[10]

1969年提出從轉(zhuǎn)動(dòng)黑洞提取能量的方法，即彭羅斯過(guò)程[11](圖4). 其原理是利用克爾黑洞在視界與無(wú)限紅移面(與靜止極限面重合)之間的能層中物體在遠(yuǎn)處觀測(cè)者看來(lái)可能具有負(fù)能態(tài)的特性，負(fù)能態(tài)粒子的出現(xiàn)需要同時(shí)滿足與黑洞反轉(zhuǎn)以及其運(yùn)動(dòng)速度接近光速這2個(gè)條件. 若令一進(jìn)入能層的物體分裂為具有正能和負(fù)能的2部分，則具有正能部分逃逸黑洞后的總能量會(huì)增加，負(fù)能部分被黑洞吸收并減少其總角動(dòng)量，從而實(shí)現(xiàn)從轉(zhuǎn)動(dòng)黑洞中提取黑洞的內(nèi)能(轉(zhuǎn)動(dòng)能).

圖4 彭羅斯過(guò)程示意圖(圖中圓圈為其附近圓點(diǎn)處發(fā)出的光經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后所能到達(dá)的區(qū)域)[11]

1970與霍金[12]一同提出新的奇異定理，證明在宇宙大爆炸模型中過(guò)去奇點(diǎn)的存在，也就是沿著時(shí)間的反方向，宇宙大爆炸類似引力塌縮，也存在奇點(diǎn).

彭羅斯的一系列工作標(biāo)志著天體物理學(xué)進(jìn)入了新的紀(jì)元，而黑洞也作為描述這一奇特的引力異常現(xiàn)象的名稱固定下來(lái).

2 黑洞觀測(cè)

2.1 類星體的發(fā)現(xiàn)

人們對(duì)于與黑洞有關(guān)的實(shí)際觀測(cè)最早來(lái)源于上世紀(jì)60年代類星體3C 273的發(fā)現(xiàn)[13]. 1908年愛(ài)德華·法斯(Edward Fath)觀測(cè)到NGC 1068的核區(qū)有強(qiáng)的發(fā)射線. 1918年赫伯·柯蒂斯(Herb Curtis)發(fā)現(xiàn)“一條奇怪的直線”連接至M87的核心. 1939年格羅特·雷伯(Grote Reber)發(fā)現(xiàn)射電源天鵝座A. 由于這些源的反?，F(xiàn)象(全波段輻射、具有發(fā)射線等),最初人們并不清楚它的本質(zhì)，事后我們知道NGC 1068的核區(qū)的發(fā)射線來(lái)自核區(qū)超大質(zhì)量黑洞吸積盤(pán)輻射照射盤(pán)上或周圍冷氣體產(chǎn)生的熒光發(fā)射線；連接M87核心的“直線”是來(lái)自核區(qū)超大質(zhì)量黑洞的星系尺度的噴流；而天鵝座A的射電輻射應(yīng)該來(lái)自黑洞噴流中相對(duì)論性電子的同步輻射. 1963年荷蘭天文學(xué)家馬爾滕·施密特(Maarten Schmidt)第一個(gè)意識(shí)到射電源3C 273的光譜中無(wú)法證認(rèn)的寬發(fā)射線，其實(shí)是高紅移后的氫的巴爾末線和電離氧的譜線，其紅移值為0.158[13]. 根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙學(xué)紅移0.158的天體距離地球約為24.8億光年(760 Mpc)，施密特從而成為“類星體”的發(fā)現(xiàn)者. 根據(jù)類星體的距離，類星體的典型光度高達(dá)1039J/s，該光度大概是整個(gè)銀河系總和的1 000倍. 后續(xù)研究表明這些類星體其實(shí)是位于其他星系中心的致密、高光度的輻射源，也被稱為“活動(dòng)星系核”，通常光度在典型星系的光度總和的2個(gè)量級(jí)以上. 一些科學(xué)家試圖將類星體解釋為超大質(zhì)量恒星，但恒星質(zhì)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定性與極短的壽命. 類星體的能源成了謎. 1964年埃德溫·歐內(nèi)斯特·薩爾皮特 (Edwin Ernest Salpter)、亞科夫·鮑里索維奇·澤爾道維奇(Yakov Borisovich Zeldovich)和伊戈?duì)枴さ旅滋乩镆S奇·諾維科夫 (Igor Dmitriyevich Novikov)猜測(cè)類星體的能源來(lái)自質(zhì)量高達(dá)109倍左右太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞吸積周圍氣體釋放的引力能. 在彭羅斯提出了有關(guān)黑洞的一系列理論后，超大質(zhì)量黑洞成為解釋類星體的主流模型. 1967年約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler)和雷莫·魯菲尼(Remo Ruffini)正式使用“黑洞”一詞[14]，并使用至今.

2.2 銀河系中心存在黑洞

自黑洞模型被用于解釋類星體以后，1969年唐納德·林登貝爾 (Donald Lynden-Bell)[15]提出多數(shù)星系中心都存在黑洞. 他認(rèn)為星系中心的黑洞是類星體的遺留物，通過(guò)估計(jì)死亡類星體的數(shù)量與主要星系的數(shù)量可比擬從而推斷出星系中心存在黑洞. 2年后，他與馬丁·里斯 (Martin Rees)[16]一起討論了銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的存在性，并且提出了幾類關(guān)鍵的觀測(cè)方法，包括探測(cè)銀河系中心0.2 pc內(nèi)的水的復(fù)合線來(lái)確定其速度，從而判斷該區(qū)域是否存在一個(gè)質(zhì)量為107～108M⊙的物體；利用超長(zhǎng)基線干涉儀(VLBI)測(cè)量弱信號(hào)從而確定銀河中心黑洞的尺寸；探測(cè)銀河系中心遠(yuǎn)紅外波段的流量等. 在20世紀(jì)90年代早期，望遠(yuǎn)鏡的角分辨率不足以在空間上區(qū)分彼此相距只有銀河中心黑洞的施瓦西半徑量級(jí)的物體，故只能通過(guò)觀測(cè)附近的恒星與氣體的軌道來(lái)確定銀河系中心物體產(chǎn)生的引力勢(shì)能，得到其質(zhì)量密度并與各類已知天體的密度對(duì)比確定其具體組成. 1995年三好誠(chéng)(Makoto Miyoshi)[17]等人觀測(cè)距離為7.3 Mpc的星系NGC 4258核心處的水脈澤. 利用VLBI他們以高于毫角秒的角分辨率繪制了水脈澤的位置與速度分布圖，得到旋轉(zhuǎn)曲線后根據(jù)開(kāi)普勒定律確定了中心物質(zhì)密度在109M⊙pc-3量級(jí)，遠(yuǎn)大于銀河系中已知密度最大的穩(wěn)定多體系統(tǒng)球狀星團(tuán)，后者的密度在105M⊙pc-3量級(jí). 觀測(cè)結(jié)果排除了星系核心附近氣體的運(yùn)動(dòng)是源于中心的致密星團(tuán)的假設(shè)，進(jìn)一步肯定了黑洞的存在. 銀河系中央幾個(gè)pc內(nèi)存在大量的星團(tuán)與炙熱氣體，是用于確定銀河系中心致密射電源人馬座A*產(chǎn)生的引力勢(shì)能的絕佳觀測(cè)對(duì)象. 若銀河中心確實(shí)存在超大質(zhì)量黑洞則周圍星體的速度v應(yīng)與其距離中心半徑r的1/2次方成反比，正如太陽(yáng)周圍的行星一樣；而對(duì)于空間上較為分散的致密星團(tuán)，則根據(jù)星團(tuán)的具體密度周圍星體的速度可能隨半徑一同上升或者與半徑的依賴關(guān)系變低. 因此對(duì)于銀河中心附近星體速度的觀測(cè)成為確定黑洞存在的關(guān)鍵.

2.3 蓋茲和根策爾的工作

由于斑點(diǎn)成像技術(shù)的極短曝光時(shí)間使得只有最亮的星體能夠成像. 為了長(zhǎng)期追蹤單個(gè)恒星的軌道，蓋茲與根策爾團(tuán)隊(duì)使用了最早于1953年由霍勒斯·W·巴布科克(Horace W.Babcock) 提出的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)[19]. 該技術(shù)的目的為修復(fù)大氣湍流對(duì)光波波前的扭曲，通過(guò)在觀測(cè)對(duì)象附近安置人造已知光源得到波前的扭曲情況，隨后通過(guò)望遠(yuǎn)鏡焦面后的小型可變形鏡面對(duì)波前實(shí)時(shí)矯正，最后由反饋回路實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)物體光波波前的矯正. 此技術(shù)可延長(zhǎng)曝光時(shí)間并實(shí)現(xiàn)了利用光譜儀研究星體，從而得到星體的組成信息與徑向速度. 運(yùn)用新技術(shù)后，2個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了單一星體軌道的追蹤觀測(cè). 研究的星體被標(biāo)記為S2，它繞人馬座A*運(yùn)動(dòng)軌道周期很短，只有大約16年[20]，并且軌道呈現(xiàn)高度的橢圓形狀(圖7)，偏心率e=0.88，與人馬座A*的最近距離只有17光時(shí)，相當(dāng)于質(zhì)量為4×106M⊙黑洞施瓦西半徑的1 400倍. 2個(gè)團(tuán)隊(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)彼此符合得很好，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后他們發(fā)現(xiàn)S2軌道內(nèi)其余發(fā)光星體、暗物質(zhì)等物體的影響在估計(jì)中央物體質(zhì)量時(shí)可忽略[21]，從而得到中心質(zhì)量大約為4×106M⊙，考慮軌道大小后這意味著中心物體的密度至少為5×1015M⊙pc-3. 這些觀測(cè)結(jié)果最合理解釋是銀河系中心的致密物體為超大質(zhì)量黑洞. 2個(gè)團(tuán)隊(duì)分別在ESO與Keck天文臺(tái)對(duì)S2軌道進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)26年(1992-2018)的觀測(cè)(圖8)，結(jié)果為銀河中心存在超大質(zhì)量黑洞的假設(shè)提供了運(yùn)動(dòng)學(xué)層面的有力證明. 此外2個(gè)團(tuán)隊(duì)還利用2018年S2恒星經(jīng)過(guò)近心點(diǎn)的機(jī)會(huì)，探測(cè)到了相對(duì)論效應(yīng)下的軌道進(jìn)動(dòng)，這是符合理論計(jì)算的一個(gè)了不起的實(shí)驗(yàn)成果.

圖5 人馬座A*周圍星體的速度矢量圖[18][圖中距離是相對(duì)于初始位置(1994.4.27時(shí)恒星的位置)，R.A.為赤經(jīng)，Dec.為赤緯]

圖6 星體投影速度與人馬座A*中心投影距離的函數(shù)關(guān)系(由曲線可推斷出銀河中心的黑洞質(zhì)量大約為2.5×106M⊙，考慮后續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)后這一估計(jì)增加至4×106M⊙)[18]

目前的觀測(cè)數(shù)據(jù)還不能對(duì)在黑洞幾百個(gè)施瓦西半徑內(nèi)的物體進(jìn)行細(xì)致研究，但紅外耀斑的偶然發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究提供了可能[22]. 利用具有更高角分辨率的GRAVITY可由這些耀斑追蹤人馬座A*的最內(nèi)部區(qū)域[23]. 觀測(cè)發(fā)現(xiàn)這些耀斑起源于黑洞的緊鄰區(qū)域，以光速的30%圍繞中體物體做軌道運(yùn)動(dòng)，距離中心只有3～5個(gè)施瓦西半徑，剛好位于質(zhì)量為4×106M⊙的Kerr黑洞的最小穩(wěn)定圓軌道外. 這些結(jié)果也為銀河系中心致密物體為超大質(zhì)量黑洞的假設(shè)提供了額外的證明.

(a)投影軌道 (b)徑向速度圖7 S2的投影軌道與其徑向速度[24](藍(lán)色與紅色圓點(diǎn)分別代表由NTT與Keck望遠(yuǎn)鏡得到的數(shù)據(jù)，灰色十字為人馬座A*的紅外波段輻射源. 圖中顯示的是與人馬座A*射電源的相對(duì)位置)

圖8 在26年間(1992-2018)對(duì)S2觀測(cè)結(jié)果的總結(jié)[23][圖(a)軌道顯示了與人馬座A*射電源(圖中褐色十字處)的相對(duì)位置. 圖(b)為S2徑向速度與時(shí)間函數(shù)關(guān)系圖，圖(c)為2018年測(cè)得的軌道近心點(diǎn)附近的放大圖，S2分別于2002年4月與2018年5月運(yùn)動(dòng)至近心點(diǎn). 各圖中青色曲線為考慮相對(duì)論效應(yīng)后與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)匹配度最高的擬合曲線]

3 結(jié)束語(yǔ)

自彭羅斯提出有關(guān)黑洞的一系列理論以來(lái)，人們對(duì)黑洞有了全新的、整體的認(rèn)知. 隨著之后技術(shù)的發(fā)展與觀測(cè)水平的提高，人們又逐漸在實(shí)際觀測(cè)中得到黑洞存在的證據(jù). 愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“宇宙最不可理解之處是它是可理解的.”黑洞，這一宇宙中最奇特的物體，正慢慢被我們揭開(kāi)它神秘的面紗.