星系中心超大质量黑洞的 S0-2 伴星的相对论性红移。

Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic Center supermassive black hole.

机构信息

Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, CA 90095, USA.

Sytèmes de Référence Temps Espace, Observatoire de Paris, Université Paris-Sciences-et-Lettres, Centre National de la Recherche Scientifique, Sorbonne Université, Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, 61 Avenue de l'Observatoire, 75014 Paris, France.

出版信息

Science. 2019 Aug 16;365(6454):664-668. doi: 10.1126/science.aav8137. Epub 2019 Jul 25.

DOI:10.1126/science.aav8137

PMID:31346138

Abstract

The general theory of relativity predicts that a star passing close to a supermassive black hole should exhibit a relativistic redshift. In this study, we used observations of the Galactic Center star S0-2 to test this prediction. We combined existing spectroscopic and astrometric measurements from 1995-2017, which cover S0-2's 16-year orbit, with measurements from March to September 2018, which cover three events during S0-2's closest approach to the black hole. We detected a combination of special relativistic and gravitational redshift, quantified using the redshift parameter ϒ. Our result, ϒ = 0.88 ± 0.17, is consistent with general relativity (ϒ = 1) and excludes a Newtonian model (ϒ = 0) with a statistical significance of 5σ.

摘要

广义相对论预测，一颗靠近超大质量黑洞的恒星应该表现出相对论性红移。在这项研究中，我们使用对银河系中心恒星 S0-2 的观测来检验这一预测。我们结合了现有的光谱和天体测量数据，这些数据来自 1995 年至 2017 年，覆盖了 S0-2 的 16 年轨道，以及 2018 年 3 月至 9 月的测量数据，这些数据覆盖了 S0-2 最接近黑洞的三次事件。我们检测到了特殊相对论性和引力红移的组合，使用红移参数 ϒ 进行量化。我们的结果 ϒ = 0.88 ± 0.17，与广义相对论（ϒ = 1）一致，并排除了牛顿模型（ϒ = 0），具有 5σ 的统计显著性。