S301創下最貼近、最快繞行銀河系黑洞的恆星紀錄

S301喺近日點附近嘅最高速度約每秒25,000公里，即每小時約9,000萬公里，超過光速8%，令佢成為目前已知最快嘅銀河系恆星。

由於軌道離心率極高，S301大部分時間其實離黑洞相當遠，只有經過近日點嗰一刻先會高速衝入強引力區。正正因為呢條「針尖形」軌道將相對論效應集中喺短暫飛掠期間，天文學家先有機會從細微嘅軌道變化中搵到黑洞自轉嘅痕跡。

天文學家點樣搵到佢？

研究團隊喺智利ESO甚大望遠鏡干涉儀（VLTI）使用GRAVITY近紅外線干涉儀，喺銀河系中心一個極度擁擠、背景光又非常強嘅區域，捕捉到S301。由於恆星本身非常暗，呢次偵測亦受惠於GRAVITY+升級後更高嘅靈敏度。

團隊先分析2023至2025年嘅GRAVITY天文測量資料，追蹤S301喺天空上嘅位置並建立初步軌道模型。之後，研究人員用呢個模型向過去推算，喺2021年同2017年嘅檔案觀測中成功搵返同一個暗淡天體。能夠由較新資料預測早年位置，再得到觀測吻合，係確認S301確實沿住所推算軌道運行嘅重要證據。

不過，現階段光譜觀測仲未取得S301直接嘅徑向速度，即係佢沿住我們視線方向移動嘅速度。因此，現時軌道解主要依靠非常精準嘅天空位置測量；日後用緊大型望遠鏡進行光譜觀測，先可以進一步完善佢完整嘅三維軌道。

點解S301可以用嚟量度黑洞自轉？

根據愛因斯坦廣義相對論，一個會自轉嘅黑洞唔只係產生引力，仲會因為角動量拖住附近嘅時空一齊扭轉。呢個效應叫做Lense–Thirring框架拖曳（frame dragging）。對一粒傾斜軌道上運行嘅恆星嚟講，框架拖曳會令軌道平面同軌道節點逐步進動，亦即係軌道方向會出現非常細微但可累積嘅轉變。

S301距離Sagittarius A*夠近，令呢種由自轉引起嘅節點進動有望用現有高精度紅外線干涉測量，加上未來光譜觀測偵測到。假如能夠量度到呢個效應，研究人員就可以限制黑洞自轉嘅幅度同方向。

呢項工作會將銀河系中心嘅相對論測試推前一步。過往利用S2，天文學家已經觀測到主要由黑洞質量造成嘅Schwarzschild進動；S301則有望進一步測試自轉黑洞嘅Kerr時空描述，睇吓愛因斯坦廣義相對論對旋轉黑洞嘅預測係咪符合觀測。

2031年可以知道啲乜？

S301預計會喺2031年左右再次經過近日點。嗰段時間如果可以密集進行天文位置測量同光譜觀測，研究人員將會最容易捕捉到其軌道因相對論效應而產生嘅變化。呢次近距離飛掠，可能成為直接量度Sagittarius A*自轉嘅關鍵窗口。

但「量度自轉」同「完整檢驗黑洞性質」係兩回事。更進一步嘅目標係量度黑洞四極矩——可以粗略理解為描述黑洞引力場偏離單純球對稱嘅更高階特徵。對S301嚟講，由自轉產生嘅四極矩訊號，估計只有Lense–Thirring框架拖曳效應約4%，喺呢條軌道上被視為太細，難以可靠分辨。

因此，現時證據不足以話S301單靠2031年一次近日點，就可以檢驗「無毛定理」。呢個理論要求研究人員核對：黑洞嘅四極矩係咪由其質量同自轉唯一決定，並符合Kerr黑洞預測。要做到呢點，可能需要更加接近黑洞嘅恆星、同時分析多粒合適嘅恆星軌道，或者配合其他觀測方法。

換句話講，S301最實際、最有希望嘅首要貢獻，係幫天文學家量度Sagittarius A*嘅自轉；至於四極矩同無毛定理，仍然係需要更長期、更多目標同更高精度數據先有機會回答嘅問題。