诺贝尔物理学奖得主安德烈娅·盖兹黑洞在这里揭开天体研究新领域

中国科学院物理研究所

图片来源：Event Horizon Telescope

“黑洞”作为一个神秘感十足的名词，一直出现在各种科幻小说中，2019年，人类史上首张黑洞照片刷爆各大社交网络，它像一个网红纷纷被转载。人们一直好奇于这个存在于“虚拟世界”的名词。实际上，研究者对此的探索也从未停止。今年的诺贝尔物理学奖再次垂连于天体物理学领域，安德烈娅·盖兹（Andrea Ghez）是获奖人之一，她所带领的研究组与另一位获奖者赖因哈德·根策尔（ReinhardGenzel）发现并证实了银河系中央超大质量的黑洞。諾贝尔物理学奖评委会主席戴维·哈维兰德表示，今年获奖者的发现开创了致密和超大质量天体研究的新领域。

在美国夏威夷冒纳凯阿山（MaunaKea）有一座凯克望远镜，这座望远镜由 36个六边形镜片以蜂窝状组合而成，这样的组合方式可以分别控制这些镜片来更好地聚焦星光。它的口径有近 10米，是目前世界上口径最大的光学/ 近红外线望远镜。安德烈娅·盖兹（AndreaGhez）和她的研究小组便使用这座仪器进行观测。他们现在能够更精确地确定星星的位置，并长期进行跟踪。

在天文学上，望远镜越大，对遥远的恒星进行观测的效果就越好。德国天文学家也是此次另一位诺贝尔物理学奖得主赖因哈德·根策尔（Reinhard Genzel）和他的小组最初使用的是 NTT，即智利 LaSilla山上的新型望远镜。后来，他们将观测地点移至 Paranal山脉（也在智利）的甚大望远镜设施 VLT。VLT拥有四台巨型望远镜，其大小是 NTT 的两倍，具有世界上最大的单位望远镜，每个单位望远镜的直径均超过8米。

安德烈娅·盖兹（Andrea Ghez）和另一位诺贝尔物理学奖得主赖因哈德·根策尔（Reinhard Genzel）各自开始了一项研究，他们试图穿过尘埃云观测到银河系的中心。他们与研究小组一起开发和完善了相关技术，搭建了专业的实验装置，并致力于长期研究。近30年来，在遥远的银河系中心恒星混杂的环境中观测恒星。他们不断开发和完善他们的技术，并配备了更加灵敏的数字光传感器和更好的自适应光学器件，使图像分辨率提高了千倍以上。

研究人员追踪了众多恒星中约 30 个最亮的恒星。恒星在距中心一光月半径内移动最快，就像一群蜜蜂一样在其中跳舞。而在该区域之外的恒星则以更有序的方式遵循其椭圆形轨道。

两个团队的研究均致力于解释星系及其黑洞的形成原因。50多年来，物理学家一直认为，银河系中心可能存在一个黑洞。自从 19世纪 60年代初发现类星体以来，物理学家就认为，在包括银河系在内的大多数大型星系中可能会发现超大质量的黑洞。然而，目前还没有人能解释星系及其黑洞是如何形成的，并且这些星系及其黑洞的质量介于几百万到数十亿之间。

来自两个不同团队的观测结果极其符合，这足以肯定在我们所处的银河系的中心，存在着一个黑洞，其质量大约为四百万倍太阳质量，其占据的体积和我们的太阳系大小相当。赖因哈德·根策尔与安德烈娅·盖兹的开创性工作为广义相对论及其最古怪的预测提供了新一代精确检验。这些测量也很有可能为新的理论观点提供线索。

“黑洞的形成与宇宙结构形成有着十分紧密的联系。天体物理学家所做的努力，是为全人类揭示宇宙的奥秘，最终所要回答的便是困扰人类已久的终极问题：人类从何而来。”中国科学院院士、上海交通大学物理与天文学院教授景益鹏在接受媒体采访时说，“今年的三位获奖者各自从擅长的领域出发，为全人类找到了黑洞，并为其他人的研究打开了一扇新的大门。”