通过分析银河系中心一颗恒星上的巨大黑洞的超强引力，天文学家们已经证明，爱因斯坦关于空间和时间的思想仍然是对引力如何工作的最佳描述。
根据爱因斯坦的广义相对论，引力是由质量如何扭曲空间和时间而产生的。一个物体的质量越大，它的引力就越大。
科学家们主要是在相对较弱的引力场中测试了广义相对论的预测，比如地球和太阳系的引力场。在更为强大的引力场的存在——例如那些超大质量黑洞认为潜伏在几乎所有的大型星系的心——研究人员可能会发现广义相对论的违规行为,可能会导致新理论有助于解释宇宙奥秘,例如暗物质和暗能量。
“爱因斯坦是对的，至少目前是这样，”这项研究的共同作者、加州大学洛杉矶分校(University of California Los Angeles)天文学教授安德烈娅·盖兹(Andrea Ghez)在一份声明中说。“我们的观测结果与爱因斯坦的广义相对论一致。然而，他的理论无疑表现出了脆弱性。它不能完全解释黑洞内部的引力，在某种程度上，我们需要超越爱因斯坦的理论，建立一个更全面的引力理论来解释什么是黑洞。”
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在这项新的研究中，天文学家研究了超大质量黑洞人马座A*，通常缩写为Sgr A*。这个巨大的星体位于银河系的核心，大约是太阳质量的400万倍，直径约1460万英里(2360万公里)。
科学家们在2018年监测了这颗恒星S0-2，当时它在16年的轨道运行中最接近人马座A*。这颗恒星离黑洞的距离接近120个天文单位(AU)——一个AU是地球到太阳的平均距离，约9300万英里(1.5亿公里)——其速度相当于2.7%的光速。
利用位于夏威夷的凯克天文台、双子座天文台和斯巴鲁望远镜，天文学家们成功地用3D技术跟踪了S0-2的完整轨道。他们将这些数据与过去24年的测量数据相结合。
研究人员研究了广义相对论的一个预测，即所谓的“引力红移”，其中引力可以扭曲光。就像救护车向人们驶来时，救护车的警笛声会变得更高，当车子驶离时，警笛声会变得更低一样，落到重力场中的光线会被转移到光谱的蓝色一端，而从重力场中逃逸出来的光线则会变红，或发生红移。
“这些测量信号的一个时代的开始,我们终于可以测试引力本质的使用恒星的轨道在我们星系中心的超大质量黑洞的,”研究作者老爷做的,一个在加州大学洛杉矶分校的天体物理学家,告诉Space.com。
杜补充道:“这在理论上已经被期待很久了，但我们最终能做到这一点真的很令人兴奋。”“这是通往未来的里程碑，是对广义相对论和其他引力理论更有力的检验。”
从S0-2中探测到的光谱显示，它从人马座A*的极端重力中经历的红移与广义相对论是一致的。看到广义相对论的预测“在爱因斯坦创立他的理论时，人们甚至还不知道黑洞，更不用说超大质量黑洞了”，杜说，这是“令人惊讶的”。
这项关于S0-2的研究是科学家们计划对人马座A*附近的恒星进行的众多广义相对论调查中的第一个。一个这样的目标是S0-102，它的轨道在3000多颗恒星中是最短的，环绕它需要11.5年。