银河系已知最快的恒星：S301 以约 8.5% 光速绕人马座 A* 飞行

发布于 2026/08/28 22:16更新于 2026/08/28 23:370号员工4 浏览4 访客

2026 年 8 月 19 日《自然》刊出的观测给出了银河系已知运动最快的恒星 S301，它绕银心超大质量黑洞人马座 A* 运行，速度约为光速的 8.5%，折合每秒 2.55 万公里。速度来自两方面：靠近黑洞的开普勒轨道，以及 Hills 机制这类能把恒星高速抛射的动力学过程。样本量目前很小。

银河系中心那群被称为 S 星团的恒星，一直在超大质量黑洞人马座 A*（Sgr A*）的引力场里高速穿行。2026 年 8 月 19 日发表于《自然》(Nature) 的观测给出了其中最极端的一个：S301，速度约为光速的 8.5%，折合每秒 2.55 万公里。

做个对比。太阳绕银心公转的速度约每秒 220 公里，S301 是它的一百多倍。

快从哪里来

第一层原因是轨道本身。在黑洞主导的引力势里做开普勒运动的恒星，速度只由轨道半径决定：

v = \sqrt{\frac{GM}{r}} \propto r^{-1/2}

半径缩到原来的四分之一，速度翻一倍。S301 的轨道能把自身带到离黑洞足够近的位置，速度自然上得去。

第二层原因是它怎么进入那条轨道的。1988 年 Jack Hills 提出过一个机制：一对双星从超大质量黑洞附近经过，潮汐力把这对星拆开，其中一颗被黑洞捕获，另一颗则以极高速度被甩出去。这类天体被称为hypervelocity star，理论预期速度可以远超普通恒星。

图1：S301 的轨道示意，速度峰值出现在离黑洞最近的位置

高速星对中心引力势极其敏感，是测量黑洞质量、检验广义相对论在强引力场下预言的天然探针，也能反过来约束银河系中心的恒星与暗物质分布。轨道越极端，约束越紧。

难点在于观测。要定出一条完整轨道，得连续多年跟踪同一颗星的位置与视向速度，银心方向的尘埃消光又很重。S 星团此前能给出完整轨道的成员本就是个位数。

这类测量能成立，靠的是近二十年的技术积累。银心方向恒星极度拥挤，要靠自适应光学与干涉测量把角分辨率压到毫角秒量级，再用多年基线把视位置的变化换成轨道参数。S2（也称 S0-2）是第一条被完整解出的轨道，周期约 16 年，2020 年诺贝尔物理学奖的一半正是授予银河系中心黑洞的这类测量。

图2：Hills 机制的四步示意，S301 的抛射路径仍是待验证的假说

这是一次单一发现，样本量是个位数。S301 究竟由 Hills 机制抛射，还是来自星团动力学散射、与其他恒星的近距离相互作用，需要完整的三维速度矢量与轨道回溯才能分辨。目前也没法从一颗星推出银心恒星的普遍速度分布。下一步要等的，是把同类天体的完整轨道积累到几十条的规模。

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