親子觀星會

S301恒星正以超過光速 8% 的速度繞銀河系中心的人馬座A* _ 銀河系中心的人馬座A*（Sagittarius A*，Sgr A*）質量約 400 萬倍太陽質量。在如此強大的重力場中，附近恆星的運動不再符合牛頓力學，而必須使用阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論來描述。

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S301 的特殊之處在於：
速度極高：近日點速度約達 光速（c）的 8%，約 24,000 km/s。
距離極近：它會深入 Sgr A* 的強重力區域。
軌道週期相對較短：能在天文學家可觀測的時間尺度內，多次追蹤完整軌道。

這使它比許多已知恆星更適合作為測試極端重力效應的對象。

能驗證哪些相對論效應？

S301 的軌道可用來測量多種廣義相對論預測，包括：

1. 軌道進動（Schwarzschild precession）

牛頓力學預測恆星會沿著固定的橢圓軌道運行。

但在廣義相對論中：

每繞行一圈，
軌道近日點都會微微旋轉，
軌道形成像花瓣般逐漸轉動。

這與過去在水星近日點進動所驗證的現象相同，但 S301 所處的重力環境遠比太陽強得多，因此效應也更加明顯。

2. 重力紅移（Gravitational Redshift）

當恆星接近黑洞時，強重力會使其發出的光：

波長變長
頻率降低
光譜向紅端偏移

透過高解析光譜儀，可以直接量測這種變化。

3. 橫向都卜勒效應（Transverse Doppler Effect）

由於 S301 的速度高達光速的約 8%，特殊相對論中的時間膨脹效應也會變得可測量，造成額外的紅移。

因此，觀測到的紅移其實包含了：

普通都卜勒效應
特殊相對論效應
廣義相對論重力紅移

這些都能透過精密模型分離分析。

4. 黑洞自旋（Frame Dragging）

如果觀測精度足夠，未來甚至有望測量：

黑洞是否自轉
自轉速度有多快
是否產生框架拖曳（Lense–Thirring effect）

這是廣義相對論另一項重要預測，目前只有少數天體系統具備檢驗條件




https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1570672.htm

https://technews.tw/2026/08/20/s301-star-black-hole-gravity/