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这颗恒星拥有银河系中最奇怪的天空
新发现的恒星 S301 绕银河系超大质量黑洞运行的距离如此之近，以至于它对天空的看法发生了扭曲
来源:科学美国人宇宙中有很多奇怪的恒星，但如果要我选出最奇怪的一颗，那就是S301。
这个名字平淡无奇，但却隐藏着深刻的意义。讽刺的是，这颗恒星本身并不特别。它很像太阳，但质量更大、更热、更亮。整个银河系中还有数十亿个类似的星球。
如果这颗恒星几乎存在于宇宙中的任何其他地方，那它就是彻头彻尾的平凡。但正如任何宇宙房地产经纪人都会告诉你的那样，这一切都与位置、位置、位置有关。这不是明星；而是这是邻居。
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S301，你看，绕着人马座 A* (Sgr A*) 运行，这是一个位于我们银河系几何中心的超大质量黑洞。从那里开始，它对宇宙的看法很奇怪——真的，更奇怪的是，因为这颗恒星经历了严重扭曲的时间和空间。
Sgr A* 的质量是太阳的 430 万倍，在该地区占据主导地位。当然，它的引力非常强大，可以控制它周围的众多物体。其中包括一群称为 S 星团的恒星。已知有数十个非常明亮的星团成员，但该区域可能有更多的恒星，这些恒星隐藏在银河系中心和太阳之间的巨大不透明尘埃烟雾后面。
利用可以透过尘埃面纱观察的巨大红外望远镜，天文学家已经能够观察到一些围绕黑洞旋转的恒星。大多数轨道都是椭圆形的，在轨道上向内倾斜，然后向外扫得更远。直到最近，黑洞潜水记录的保持者是一颗名为 S2 的恒星，它距离 Sgr A* 的距离长达 180 亿公里。
但随后，在 2026 年 8 月，当天文学家宣布发现了一颗他们称之为 S301 的恒星时，这一记录被打破了。在其大大拉长的轨道上，S301 距离黑洞最近约 17 亿公里，并不比太阳与土星之间的平均距离远多少。
这使得 S301 的天空不同于银河系中任何其他已知的地方。
2022 年，一个全球天文学家联盟宣布，他们拍摄到了 Sgr A* 的图像，图像显示有一个甜甜圈形状的物质环围绕着它旋转。环中心的洞是 SgrA* 的“影子”，即光在落入黑洞之前实际上可以绕黑洞运行的周围空间体积；因为没有光出来，这个区域显得很暗。 S301 距离黑洞如此之近，以至于这个阴影在恒星天空中的直径超过了一度，也就是说，从地球上看，它的大小是满月的两倍多。 A* 中士周围的物质环的宽度约为四度——大约是你伸出的拳头表面尺寸的一半。
请注意，遍布我们星球的射电望远镜的综合威力只能勉强辨认出该物质的形状，只显示出一个模糊的环。从 S301 向上看，您就能看到更好的视野。
但这是有代价的。天文学家发现，就在大约 200 年前，落入 Sgr A* 的物质变得非常热，以至于在 X 射线中发出明亮的耀斑，以太阳总光度数十万倍的速度将其发射出去。即使在 17 亿公里之外，这也是致命的辐射剂量。
这太糟糕了。如果不考虑那些致命的、超强的 X 射线爆发，那将是多么壮观的景象啊！
令人高兴的是——如果这个词用得正确的话——可能没有行星围绕 S301 运行。在距离人马座 A* 这么远的地方，黑洞的引力是如此强大，以至于它会破坏任何绕恒星运行超过几百万公里的世界的稳定。虽然行星可能会持续存在于距离 S301 更近的轨道上，但恒星本身太热，以至于它们会被煮熟。
近距离观察超大质量黑洞是一种壮观但令人不安的想法，但这并不是 S301 中看到的唯一奇怪现象。在这种情况下，重要的不是恒星的位置，而是它的速度。当恒星位于近银河系（一个令人愉悦的术语，意思是“其轨道上距离银河系中心最近的点”，即 S301 的人马座 A*）时，黑洞的引力非常强大，以至于 S301 以每小时 9000 万公里的速度绕着人马座 A* 旋转。
这是光速的 8%。
如果我们从恒星向外看，这种恶魔般的快速运动将会改变我们所看到的——字面意思。
在如此高的速度下，由于相对论多普勒效应，光会发生明显的红移和蓝移。这类似于当一辆经过的摩托车远离您时，其声音的音调会下降。以 S301 围绕黑洞的速度，这种变化是巨大的，改变了宇宙物体的感知颜色。例如，当 S301 朝它们靠近时，银河系中氢云的标志性红色在我们看来是橙色的，而当它远离时，它看起来是更深的红色。
更奇怪的是光的像差。尽管术语很奇怪，但您已经熟悉了这种效果：当您在雨中驾驶汽车时，无论您向哪个方向行驶，水滴总是以与垂直方向成一定角度的方式向您袭来。这是雨滴向下落时的速度和您向雨滴移动时的速度共同作用的结果。
光也会发生这种情况。除非您移动得非常快，否则这种影响非常小，但以 S301 围绕 Sgr A* 的速度，该角度可能会改变超过四度。这意味着天空一侧的星星相对于天空另一侧的星星似乎会移动大约九度！至少可以说，这将使绘制天空变得困难。整个星座似乎会在恒星 8.7 地球年长的轨道上移动位置。
S301 的时间本身也发生了变化。爱因斯坦的狭义相对论表明，与静止的观察者相比，运动物体的时间流动得更慢。同样，在速度变大之前，这种影响很小。在百分之八光速的情况下，这一次的膨胀效果确实很明显。在恒星的最大速度下，S301 上的时钟相对于地球上的时钟每小时会慢 11 秒。更糟糕的是，当恒星移动到轨道的另一侧并失去一些速度时，这种差异本身就会发生变化。任何与恒星一起旅行的人都会说他们的时钟以恒定的速度移动，而距离很远的时钟会偏离——简而言之，这就是相对论。但最终，尝试从 S301 计算天体事件的时间会很令人厌烦。
坦率地说，这一切都很奇怪。扭曲、改变颜色、公然违背线性时间概念的天空很难理解。但情况可能更糟：S301 相当明亮，但仍然难以发现，这意味着尚未发现的较暗恒星很可能正在靠近人马座 A* 的轨道上运行，在那里所有这些效应都会被放大得更多。
理论上来说，成为一名天文学家会很了不起。但实际上，我认为我更喜欢地球上的天空。