天文学家发现一颗恒星，它围绕我们星系中心的超大质量黑洞运行，周期为四年。这是迄今为止观测到的围绕超大质量黑洞运行的最短轨道。
这颗新发现的恒星名为 S4716，其质量大约是太阳的四倍，温度是太阳的两倍。它在极端条件下生存，以与黑洞仅 100 个天文单位的距离运行，这个距离不到冥王星到太阳距离的三倍。
这项发现应有助于天体物理学家更好地了解银河系中心这个引力巨兽附近的条件，并更好地计算其质量和半径。
1971 年，英国天文学家 Donald Lyndon-Bell 和 Martin Rees 首先提出，银河系中心可能存在一个超大质量黑洞，其巨大的引力会加热附近的气体和尘埃，并聚集恒星。
黑洞发现
对这个奇特天体的首次观测是在三年后进行的。它被称为人马座 A*（发音为 Sagittarius-A-star），距离地球约 26,000 光年，其质量竟然是太阳的 400 万倍。2022 年，天文学家发布了人马座 A* 的第一张图像，这是其存在的无可辩驳的证据。
如此巨大的天体吸引附近恒星并不奇怪。事实上，天体物理学家们长期以来一直观测到恒星的运行周期在 10 年到 166 年之间。这些恒星统称为“S 恒星”，它们的轨道有助于确定人马座 A* 的质量和大小。例如，S2 的轨道周期为 16 年，其运行速度高达 7700 公里/秒，接近光速的 3%。它的运动表明，这个超大质量黑洞的大小不会超过我们太阳系中天王星的轨道。
然而，观测非常困难，因为这些运行的恒星都占据着天空的一小片区域，而且黑洞还会吸引尘埃和气体，这些物质由于强大引力场产生的摩擦加热而发光。尽管如此，天文学家们已经能够分辨出该区域内几颗恒星的运动，但没有一颗恒星的运行速度像 S4716 这样快。
德国科隆大学物理研究所的 Florian Peiβker 和同事们，在夏威夷凯克天文台拍摄的红外图像中，首次怀疑 S4716 的存在。
为了证实他们的猜想，他们重新检查了从 2003 年开始由各种望远镜拍摄的同一区域的图像，寻找可能被忽略的 S4716 的证据。
算法解决方案
这项任务具有挑战性，因为每张图像都是静态的，而不是展示恒星运动的视频。因此，该团队使用了各种算法来猜测恒星的轨道并推断它们在图像之间的运动。当恒星以接近光速的速度移动时，这会变得更加困难。
尽管如此，该团队还是发现了 S4716 的大量证据，包括一些它被误认为其他恒星的情况。Peiβker 和同事说：“通过调查已发表和存档的数据，我们在 2003 年至 2020 年间的 16 个时期中发现了这个我们称之为 S4716 的新源。”
这项工作很有趣，它突显了我们星系中心超大质量黑洞周围极其复杂的环境、在这种环境中生存下来的非凡恒星以及天文学家为揭示其中奥秘而开发的强大技术。
这项工作远未完成。Peiβker 和同事表示，S4716 的轨道表明，人马座 A* 周围的空间充满了气体、尘埃、岩石和其他物体，它们的总质量比太阳大几个数量级。事实上，2018 年人马座 A* 突然爆发，亮度比平时高 75 倍，这几乎可以肯定是由于它吞噬了一个小行星大小的物体。
显然，在我们银河系这个最极端的角落，还有更多的秘密等待我们去发现。
参考：观测 S4716- 一颗绕人马座 A* 运行周期为 4 年的恒星：arxiv.org/abs/2207.02142
