深夜抬头看向夜空中的银河，那片看似宁静的星云深处正上演着一场宇宙级的高速狂飙。2026 年 8 月 19 日，《自然》（Nature）期刊发表了一项来自欧洲南方天文台（ESO）合作团队的最新研究：天文学家发现了银河系中迄今速度最快的恒星 S301。
这颗质量约为太阳 1.5 倍的恒星，在靠近银河系中心时被加速到了每秒 2.5 万公里的峰值速度，达到光速的 8%。这个速度比普通民航客机快了约 10 万倍，如果放在地球上，只需几秒钟就能跨越半个地球。
S301 拥有极高的飞行速度，它的轨道也极为特殊，贴着银河系中心的巨型天体掠过。这场惊险的飞掠为科学家带来了一把梦寐以求的尺子，让人们第一次有机会直接量出那个质量相当于 400 万个太阳的黑洞到底转得有多快。
每秒 2.5 万公里：银河系最快恒星在黑洞门口狂飙
人马座 A*（Sagittarius A*，银河系中心那个质量约为太阳 400 万倍的超大质量黑洞）一直吸引着天文学家的目光。为了看清它周围的世界，GRAVITY+ 国际合作团队利用欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪（VLTI，Very Large Telescope Interferometer，由多台巨型光学望远镜组合使用的天文观测阵列），成功捕捉到了比肉眼极限暗 40 亿倍的光芒。
天文学家在 2023 年首次拍到 S301 的清晰影像，随后将最近两年的新观测与 2017 年以来的历史数据合并，画出了一条周期长达 8.7 年的扁长椭圆轨道。轨道最远端延伸至外围，但在最靠近黑洞的近地点，S301 距离人马座 A* 仅有 17 亿公里。
17 亿公里在人类视角听起来极为遥远，但对比太阳系就能感受其惊险。这个距离只比土星到太阳的距离（约 14 亿公里）略远一点，放在动辄以光年计算的银河系中心，就像贴着黑洞的视界边缘滑行而过。
图：示意图：S301（橙色亮点）贴着银河系中心黑洞飞掠。来源：MPE / Science News
过去测黑洞旋转为什么像隔窗看影？
长期以来，测量黑洞的自旋速度都是天文学界的难题。旋转会塑造黑洞周围的一切，但人们过去掌握的测量手段大多依赖间接推算，好比隔着厚厚的窗帘去猜测屋里人的动作。
此前科学家主要依靠两种间接方法：第一种是分析吸积盘（accretion disk，被黑洞强引力吸引并高速旋转跌入黑洞的气体尘埃盘）发出的 X 射线；第二种是检测两个黑洞碰撞合并时发出的引力波（gravitational wave，大质量天体剧烈运动在时空结构中产生的涟漪）。
这两种手段都需要在计算机中输入复杂的物理模型与初始假设，导致推算出来的自旋结果经常在学术界引发争议。未参与该研究的马里兰大学天文学家克里斯托弗·雷诺兹（Christopher Reynolds）指出，过往的间接测量手段固然有价值，但这颗恒星给人类带来了做出直接测量的契机。
图：VLTI 多年观测捕捉到的 S301 轨道图像，海王星轨道作参照。来源：GRAVITY Collaboration/ESO / Science News
拖拽时空的旋涡：贴身飞掠的恒星成了精准刻度尺
按爱因斯坦的广义相对论（General Relativity，爱因斯坦提出的解释引力本质为时空弯曲的物理理论），一个高速旋转的超大质量黑洞在吸引物质的同时，还会深深地扭曲周围的时空。这种现象被称为框架拖拽效应（frame dragging，旋转的大质量物体卷动周围时空跟着旋转的物理现象）。
试着把黑洞想象成在浓稠蜂蜜中高速旋转的勺子，周围的蜂蜜会顺着勺子旋转的方向一起流动。当黑洞自旋时，它附近的时空结构也会被一起拖拽，导致靠近黑洞的天体轨道在每一次飞掠后发生极其微妙的方向漂移。
距离黑洞越近、黑洞转得越快，这种时空拖拽对轨道的影响就越明显。在此之前，天文学家曾利用其他恒星轨道成功测出了人马座 A* 的质量，但那些恒星离黑洞不够近，无法敏锐感知自旋带来的轻微扰动。如今出现的 S301 恰好填补了这一空白，成为目前已知距离黑洞最近的观察哨。
图：示意图：黑洞自旋（下）与不旋转（上）时 S301 轨道的差异。来源：L. Calçada / GRAVITY Collaboration/ESO / Science News
黑洞是「规律进食」还是「暴饮暴食」？自旋隐藏的星系秘密
测出黑洞的自旋速度，对于了解整个银河系的演化史至关重要。自旋记录了黑洞过去的成长方式，还直接决定了黑洞如何通过能量喷流和星际风影响周边的恒星诞生。
未参与研究的哈佛-史密松天体物理中心学者劳拉·布伦内曼（Laura Brenneman）用了一个生动的比喻：如果黑洞自旋极快，说明它在漫长岁月里一直在顺着同一方向规律地吞噬气体；如果自旋较慢，则意味着它吞下的是来自各个方向的混乱物质，如同吃了一场无序的自助餐。
论文团队成员、马克斯·普朗克地外物理研究所的天文学家施特凡·吉莱森（Stefan Gillessen）表示，这颗恒星展现出的巨大潜力让整个研究组备受鼓舞。如果未来的观测发现自旋数值为零或者突破了广义相对论给出的上限，甚至可能挑战现有的物理学基础。
15 年的漫长追逐：用时间换取最纯净的宇宙数据
测量时空拖拽带来的微小轨道偏差需要极高的耐心。由于 S301 的轨道周期为 8.7 年，天文学家需要持续追踪它完成数个轨道的运行，预计在未来 10 至 15 年内拿到第一批确凿的自旋数据。
这项工作虽然漫长，却避免了繁琐的假设模型，直接从物理轨道的几何变化中提取数据。随着甚大望远镜干涉仪的持续观测，这颗恒星在近地点受到的每一次轻微偏折都将被精准记录。
追逐这颗极速狂飙的恒星，本质上是借助宇宙本身打造的极精准仪表，去读取时空漩涡的真实转速。S301 就像一把放在黑洞边缘的刻度尺，通过它轨道的微小漂移，人类第一次有机会直接听懂银河系中心巨兽的旋转节奏。
参考链接：
- Nature 论文：Discovery of a star sensitive to the spin of Sagittarius A*
- 欧洲南方天文台（ESO）官方新闻发布
- 卫报（The Guardian）科学报道
- 科学新闻（Science News）天文学专栏
