S2 (恒星)

S2，或称为 S0—2 （S 代表“Source”）是一颗极为接近银河系中心无线电波源人马座A*的恒星，环绕的轨道周期是16.0518年，半长轴970天文单位，近拱点为17光时（18兆公尺或120天文单位）。S2的轨道周期只比木星绕太阳轨道长30%，但距离拱点不低于太阳和海王星距离的四倍。天文学家以欧洲南方天文台的观测资料推测S2最初形成时的质量约为14 M_☉^[5]。基于S2光谱观测资料，该恒星的质量约为10至15倍太阳质量^{[来源请求]}。

S2

银河系中央影像，可见S2的位置。 Credit: ESO/MPE/S. Gillessen et al.
观测资料 历元 J2000.0 (ICRS)
星座	人马座
星官
赤经	17h 45m 40.0442s[1]
赤纬	−29° 00′ 27.975″[1]
视星等（V）
特性
光谱分类	B0-2 V[2]
天体测定
距离	7003794000000000000♠7,940±420[3] pc
轨道[3]
伴星	Sagittarius A*
绕行周期 (P)	16.0518[4] yr
半长轴 (a)	0.12540 ± 0.00018"
偏心率 (e)	0.88466 ± 0.00018
倾斜角 (i)	133.818 ± 0.093°
升交点黄经 (Ω)	227.85 ± 0.19°
近心点 历元 (T)	2018.37974 ± 0.00015
近心点幅角 (ω) (secondary)	66.13 ± 0.12°
其他命名
[CRG2004] 13, [GKM98] S0-2, [PGM2006] E1, [EG97] S2, [GPE2000] 0.15, [SOG2003] 1, S0—2.
参考资料库
SIMBAD	资料

自1995年起，加利福尼亚大学洛杉矶分校和马克斯·普朗克地外物理学研究所（英语：Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）长期对S2这颗位置明显变化的恒星进行观测，并且这些观测是收集银河系中心超大质量黑洞存在证据的一部分行动。已知的证据都显示人马座A*是超大质量黑洞。2008年天文学家已观测到S2环绕银河系中心的完整轨道^[6]。

主要由马克斯·普朗克地外物理学研究所的天文学家组成的团队观测S2环绕人马座A*的轨道动力学以量测地球到银河系中心的距离，结果是7940±420 秒差距，与先前使用其他方式测定的结果吻合^[3][7]。

S2于2018年5月接近人马座A*时被精准追踪，观测结果与广义相对论预测一致。

命名

S0-2这个名称首次出现在1998年。S0被用来表示在天球上距离银河系中心人马座A*一角秒以内的恒星，而S0-2则是当时量测时距离人马座A*第二近的恒星^[8]。这颗恒星稍后被简略编号为S2，是银河系中心附近11个红外线源中第2个被编号的，并且编号顺序是逆时针方向^[9]。巧合的是这两个目录中该恒星的编号都是第2个，而在其他星表中有不同的编号^[8]。

轨道

S2的高度偏心轨道让天文学家可以进行多种广义相对论效应测试，甚至是外次元效应^[10]。这些效应在2018年中期S2位于距离银河系中心最近时到达最大^[11][12]。根据最近的人马座A*黑洞质量估计值431万 M_☉，以及S2与其如此接近的程度；且S2因为极为接近它，使S2的轨道是目前已知运动最快的弹道轨道，最接近人马座A*时的轨道速度超过了5000 km/s，相当于光速的1/60。加速度大约是 1.5 m/s² 或者地球表面重力的 1/6^[13]。

S2的运动也可用于检测其他邻近人马座A*的天体。一般认为有数千颗恒星和大量黑暗的恒星残骸（恒星黑洞、中子星、白矮星）散布于S2轨道内的空间。这些天体将扰动S2的轨道，使其偏离代表单个点质量中心运动轨迹的克卜勒椭圆^[14]。到目前为止，位于S2轨道空间范围内的重力对该恒星引力影响可知该区域天体总质量不到银河系中心超大质量黑洞的百分之一^[15]。

2018年5月近拱点观测

2018年7月，赖因哈德·根策尔等人的论文^[16][17]中报告，S2的轨道速度于同年5月位于距离人马座A*约120天文单位（相当于人马座A*的1400倍史瓦西半径）的近拱点时达到了7650 km/s，相当于光速的2.55%。这让该组天文学家断言S2在接近相对论速度的红移，尤其是广义相对论的重力红移被确认。

S0–102

主条目：S0-102

2012年，天文学家发现另一颗比S2更接近银河系中心超大质量黑洞的恒星S0-102。S0-102的亮度只有S2的十六分之一，因此天文学家无法立即确认，而是累积多年观测资料才将该恒星的光从该天区背景红外光中分离。S0-102的轨道周期是比S2更短的11.5年。在围绕银河系中心黑洞的恒星中只有S2和S0-102在三维空间的轨道参数和轨迹是完全已知的^[18]。对天文学家来说，发现2颗极为靠近银河系中心超大质量黑洞的恒星是相当有趣的，因为天文学家将可同时使用这两颗恒星的观测资料，得到比只使用S2资料更精确的黑洞周围重力性质与广义相对论量测结果^{[来源请求]}。

图集

• 
  S2通过距离银河系中心黑洞最近点前后的想像图，并且确认了重力红移^[19]。
• 
  S2和其他 5 颗恒星环绕银河系中心超大质量黑洞候选者人马座A*的推论轨道^[20]
• 
  顺时针环绕人马座A*的S2 轨道

参考资料

1. Schödel, R; Merritt, D; Eckart, A. The nuclear star cluster of the Milky Way: Proper motions and mass. Astronomy & Astrophysics. 2009, 502 (1): 91–111. Bibcode:2009A&A...502...91S. arXiv:0902.3892 . doi:10.1051/0004-6361/200810922.
2. Paumard, T; Genzel, R; Martins, F; Nayakshin, S; Beloborodov, A. M; Levin, Y; Trippe, S; Eisenhauer, F; Ott, T; Gillessen, S; Abuter, R; Cuadra, J; Alexander, T; Sternberg, A. The Two Young Star Disks in the Central Parsec of the Galaxy: Properties, Dynamics, and Formation. The Astrophysical Journal. 2006, 643 (2): 1011–1035. Bibcode:2006ApJ...643.1011P. arXiv:astro-ph/0601268 . doi:10.1086/503273.
3. Eisenhauer, F.; et al. A Geometric Determination of the Distance to the Galactic Center. The Astrophysical Journal. 2003, 597 (2): L121–L124. Bibcode:2003ApJ...597L.121E. arXiv:astro-ph/0306220 . doi:10.1086/380188.
4. Hees, A. Testing General Relativity with Stellar Orbits around the Supermassive Black Hole in Our Galactic Center. Physical Review Letters. 2017, 118 (21): 211101. Bibcode:2017PhRvL.118u1101H. arXiv:1705.07902 . doi:10.1103/PhysRevLett.118.211101.
5. Habibi, M.; et al. Twelve Years of Spectroscopic Monitoring in the Galactic Center: The Closest Look at S-stars near the Black Hole. The Astrophysical Journal. 2017, 847 (2): 120. Bibcode:2017ApJ...847..120H. arXiv:1708.06353 . doi:10.3847/1538-4357/aa876f.
6. YouTube上的A short documentary on Sagittarius A*
7. Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik—Infrared/Submillimeter Astronomy—Galactic Center Research (PDF). [2019-03-08]. （原始内容 (PDF)存档于2006-09-06）.
8. Ghez, A. M; Klein, B. L; Morris, M; Becklin, E. E. High Proper‐Motion Stars in the Vicinity of Sagittarius A*: Evidence for a Supermassive Black Hole at the Center of Our Galaxy. The Astrophysical Journal. 1998, 509 (2): 678–686. Bibcode:1998ApJ...509..678G. arXiv:astro-ph/9807210 . doi:10.1086/306528.
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10. Black Hole as Peephole. [2011-10-02]. （原始内容存档于2012-09-25）.
11. Ghez, Andrea M. (speaker). Black Holes @ 100 Workshop: Galactic Center (Lecture). Harvard University: Black Hole Initiative. Remarks beginning at 31:55. 19 April 2016 [2019-03-08]. （原始内容存档于2022-01-25）. ...we are '2018 or bust' these days, because at that moment your orbital determination becomes so much better.
12. A star is about to plunge head first toward a monster black hole. Astronomers are ready to watch. 2018-03-07 [2019-03-08]. （原始内容存档于2019-04-04）.
13. Surfing a Black Hole. [2011-10-02]. （原始内容存档于2012-09-02）.
14. Sabha, Nadeen; Eckart, Andreas; Merritt, David; Mohammad Zamaninasab; Gunther Witzel; Macarena García-Marín; Behrang Jalali; Monica Valencia-S.; et al. The S-Star Cluster at the Center of the Milky Way: On the nature of diffuse NIR emission in the inner tenth of a parsec. Astronomy and Astrophysics. September 2012, 545: A70. Bibcode:2012A&A...545A..70S. arXiv:1203.2625 . doi:10.1051/0004-6361/201219203.
15. Gillessen, S.; et al. Monitoring Stellar Orbits Around the Massive Black Hole in the Galactic Center. The Astrophysical Journal. 2009, 692 (2): 1075–1109. Bibcode:2009ApJ...692.1075G. arXiv:0810.4674 . doi:10.1088/0004-637X/692/2/1075.
16. Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Genzel et al, Astronomy & Astrophysics, DOI doi:10.1051/0004-6361/201833718, 2018-07-26
17. Star spotted speeding near black hole at centre of Milky Way -- Chile’s Very Large Telescope tracks S2 star as it reaches mind-boggling speeds by supermassive black hole （页面存档备份，存于互联网档案馆）, The Guardian, 2017-07-26
18. Meyer, L.; Ghez, A. M.; Schödel, R.; Yelda, S.; Boehle, A.; Lu, J. R.; Do, T.; Morris, M. R.; Becklin, E. E.; Matthews, K. The Shortest-Known-Period Star Orbiting Our Galaxy's Supermassive Black Hole. Science. 2012, 338 (6103): 84–87. Bibcode:2012Sci...338...84M. PMID 23042888. arXiv:1210.1294 . doi:10.1126/science.1225506.
19. First Successful Test of Einstein's General Relativity Near Supermassive Black Hole - Culmination of 26 years of ESO observations of the heart of the Milky Way. www.eso.org. [26 July 2018]. （原始内容存档于2019-03-08）.
20. Eisenhauer, F.; Genzel, R.; Alexander, T.; Abuter, R.; Paumard, T.; Ott, T.; Gilbert, A.; Gillessen, S.; Horrobin, M.; Trippe, S.; Bonnet, H.; Dumas, C.; Hubin, N.; Kaufer, A.; Kissler‐Patig, M.; Monnet, G.; Strobele, S.; Szeifert, T.; Eckart, A.; Schodel, R.; Zucker, S. SINFONI in the Galactic Center: Young Stars and Infrared Flares in the Central Light‐Month. The Astrophysical Journal. 2005, 628 (1): 246–259. Bibcode:2005ApJ...628..246E. arXiv:astro-ph/0502129 . doi:10.1086/430667.

外部链接

• "Star Orbiting Massive Milky Way Centre Approaches to within 17 Light-Hours"（页面存档备份，存于互联网档案馆）, ESO Press Release, October 16, 2002
• YouTube上的Stars Orbiting around the Black Hole at the Center of the Milky Way
• UCLA Galactic Center Group animations（页面存档备份，存于互联网档案馆）