【文/ 观察者网专栏作者 徐令予】

2018年夏天，赤日炎炎如火烧。但是全世界天文学家眼中的热点却不在地面，他们把目光投向了我们银河系的中心。

我们的银河系中心有一个超大质量的黑洞，一颗称之谓S0-2的恒星与这个黑洞近距离擦肩而过，世界上有两组天文学家团队对这颗玩命的S0-2恒星追踪观测已有20多年了。今年5月，S0-2到达离黑洞最近的位置上，超级黑洞周围的时空弯曲导致S0-2辐射光线产生引力红移。对S0-2引力红移的精确测量，再一次验证了在特殊条件下广义相对论的正确性。爱因斯坦，又是你对！

银河系中心的Sgr A*黑洞和在其周围绕行的S0-2恒星。

引力红移并不是新的物理现象，作为广义相对论早期的三大“天文验证”就包括了白矮星光谱的引力红移（另二项为水星近日点进动和光线在太阳附近经过时的弯曲）。正是这三大实验结果为爱因斯坦的广义相对论作出了坚实的背书。

大质量天体引起周围的时空弯曲是导致引力红移的本质原因，在弯曲时空中周期运动变慢正是时间变慢的反映。直接从广义相对论原理出发解释引力红移比较抽象，我们也可以换个角度来理解引力红移的现象。由于星体周围具有很强的引力场，当光从引力场陷阱中逃逸出来时，就会失去部分能量。根据光子能量的公式E=hν，光的能量与其频率成正比，如果光的能量减少，它的频率也会随之降低，所以波长变长。

引力红移示意图。

引力红移的观测方法是用摄谱仪拍下天体的光谱，求出红移量，扣除多普勒效应的运动红移及其他因素引起的红移，便得到引力红移。引力红移不仅可为确认天体质量提供依据，也可为研究天体的时空结构提供更多信息。

对于诸如太阳这样的普通恒星，由于其引力场相对较弱，所以从这些恒星表面发出的光不会出现显著的引力红移现象，它们在地球上很难直接探测到。天文学家最早在白矮星发出的光谱中探测到引力红移的现象，这是由于白矮星是恒星演化末期坍缩的产物，其密度极高，表面有较强的引力场。

为了深入研究引力红移，天文学家一直在寻找更大质量更高密度的天体。大质量的黑洞是研究引力红移的好目标，但黑洞本身没有光线辐射，所以退而求其次，寻找路过大质量黑洞近处的恒星就成了天文学家的梦想和追求。这就是为什么天文学家对S0-2恒星无悔追踪几十年的原因。

S0-2恒星以极端椭圆形的轨道绕着银河系中心的黑洞运动，这个称为Sgr A* （读音为：Sagittarius A star）的黑洞的质量是我们太阳的400万倍！S0-2恒星轨道绕行周期为16年，今年5月飞过黑洞的最近点，距离黑洞200亿公里（即17个光时），没有任何其他已知的恒星比它更接近了。

当然质量为太阳400万倍的Sgr A*黑洞绝对不是宇宙空间的重量级冠军，但是它位于我们自已银河系的中心，离我们仅26,000光年，而其它一些超大质量黑洞都离开我们地球几亿甚至几十亿光年之外，它们实在太遥远了，对它们的精确观察测量有许多技术困难。这就是为什么S0-2在今年夏天成了世界天文学家追星的目标。

7月26日，由德国马克斯普朗克的外星物理研究所的Reinhard Genzel领导的一个小组在新闻发布会上宣布了这次科学实验的结果，有关论文刊登在《天文学和天体物理学》学术期刊上。

在超级黑洞的近距离范围中，Genzel的团队探测到S0-2恒星的引力红移与广义相对论的预测完全一致。巴黎天文台的天体物理学家奥德尔斯特劳布说：“我们测量的东西不能再由牛顿力学来描述。”实验取得了巨大成功。

本次科学实验的意义从某种角度来看，于其说是对基础理论的检验，还不如说是对高新技术的考验。广义相对论诞生百年来已经接受过许多次实验验证，爱因斯坦的相对论是对的应该不算新闻，相对论是错的才是大新闻。当然本次的实验的物理条件更苛刻极端，观察也更直接，正因如此，实验的手段和技术装备才是更大的看点。其中的甚大望远镜VLT(Very Large Telescope)和自适应光学系统对本次实验的成功作出了特殊贡献。

甚大望远镜(VLT)是欧洲南方天文台建造的位于智利帕瑞纳天文台的大型光学望远镜，它由4台口径都是8.2米的望远镜组成。VLT的4台望远镜既可以分开单独使用，也可以组成光学干涉仪进行高分辨率观测。作为干涉仪工作时，VLT具有相当于口径16米的望远镜的聚光能力和口径130米的望远镜的角分辨率。

甚大望远镜(VLT)由4台口径都是8.2米的大型望远镜组成。建于智利的色洛·帕瑞那，海拔2632米。

由两台光学望远镜组成光学干涉仪的工作原理图。