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天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了( 四 )


莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel ， 1952） 。 甘泽尔学生时代曾是德国最好的标枪运动员 ， 后来学习物理后走上科学之路 。 图源：NBC
盖兹把她上学时候和男生竞赛的劲头也放在了黑洞观测上 。 2005年盖兹团队首先拍摄了第一张激光引导AO银河系中心照片 。 而根泽尔团队于2008年先获得了S2轨道的完整观测数据 ， 完美符合理论预测 。 2008年邵逸夫天文学奖只奖给了根泽尔一人（或许是因为根泽尔最先给出了观测证据） ， 而盖兹拿下了同年的麦克阿瑟“天才奖” 。 2012年盖兹团队发现了比S2更靠近中心的恒星S0-102（也被称为S55） ， 轨道周期仅为11.5年 。 这颗星的发现将为天文学家希望了解极端条件下的天体物理过程起到重要作用 ， 尤其是通过引力红移检验广义相对论 。 但现有观测能力有限 ， 他们把目标还是放在了S0-2上 。
凯克天文台模拟黑洞周围恒星运动的3D动画 。 蓝绿色代表年轻恒星 ， 橙色代表老年恒星 ， 品红色为未知类型恒星 。 丨视频来源：U. of Illinois NCSA Advanced Visualization Laboratory .【视频请前往“返朴”观看】
2018年5月 ， S0-2经过距离黑洞最近的点 ， 根泽尔团队对其光谱引力红移精准测量发现符合广义相对论预言 ， 这也是首次广义相对论在超大质量黑洞附近成功验证 。 盖兹团队不甘示弱 ， 2019年他们发表了更全面的测试结果 。 除了广义相对论所描述的时空弯曲 ， 导致红移的还有许多其他因素 ， 因此需要在多个位置观测 。 测量S0-2光谱红移有三个关键节点 ， 分别是速度最大点 ， 速度最小点和距离黑洞最近点（很显然根泽尔团队是抢先了） 。 真正有意义的引力红移数据决定于S0-2在几个关键位置上光谱红移的差值和S0-2的精确运动轨道参数 。 盖兹团队结合过去22年来观测数据 ， 观测了三个关键位置 ， 再次证明了爱因斯坦的伟大理论 。
天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了
S0-2在黑洞周围运动轨迹艺术图 ， 再靠近黑洞时发生引力红移 。 图源：ESO/M. Kornmesser
当然 ， 两家团队对未解现象也会针锋相对地提出不同观点 。 比如根泽尔团队在2011年发现了Sgr A*附近高速运动的致密气体云（被称之为G2）正在落入黑洞 ， 由于巨大的引力而“面条化”（spaghettification） ， 并且预测在2013年抵达黑洞最近距离 ， 被完全吞噬爆发剧烈的X射线 。 但是后来天文学家并没有发现任何剧烈的过程 。 2014年 ， 盖兹团队的观测结果表明G2在接近黑洞时显示出了潮汐作用 ， 而运动模型与开普勒轨道模型一致 ， 他们认为G2中心藏有一颗恒星 ， 并且是双星合并后形成的 。 但是盖兹的结论也仅是理论猜想 ， 不温不火的G2究竟是什么至今尚无定论 。
在科学史上互相竞争的情况十分常见 ， 但是像盖兹和根泽尔这样明争暗斗还共同获奖的劲敌恐怕是不多见的 。 2012年瑞典皇家科学院将素有天文学界诺贝尔奖的克雷福德奖颁给了两人 ， 盖兹也是该奖项历史上首次女性得主 。 如今又一同获得诺贝尔奖物理学奖 ， 新闻发布会后的采访中 ， 盖兹表示 ， “没有什么比竞赛更能让人前进了！”他们的竞争之路看起来还很漫长 ， 就在今年早些时候盖兹团队发表论文 ， 他们发现Sgr A*周围几个与G2相似的奇怪天体 。 仍在当打之年的他们现在还盯着银河系的中心 ， 或许未来还有更重大的发现 。
25年来 ， 盖兹追踪了超过3000颗恒星 ， 把超大质量黑洞存在的最佳证据呈现了世人 ， 如果说这是25年磨一剑 ， 那也不得不提一句“磨刀石”——更强大观测技术 。 而且在这方面根泽尔团队也不遑多让 ， 即使他们并不是真正制造“磨刀石”的人 ， 但他们各自独立开发了适用的散斑成像和AO系统 。
盖兹目前是未来30米望远镜（TMT）的科学顾问委员会成员 ， 参与了望远镜主要设备红外成像光谱仪（IRIS）的早期设计 ， 新一代观测设备再次突破极限 ， 发现黑洞更深的奥秘 。
天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了
30米望远镜主镜艺术图丨图源：tmt.org
做女性的榜样
除了在科研上不断突破 ， 盖兹还投入了不少精力做科普 ， 参与公众演讲传播天文知识 ， 还经常担任纪录片或电影的科学顾问 ， 著名科幻电影《星际穿越》幕后就有她的工作 。 “激励公众 ， 培养下一代科学家 ， 并通过团队的发现和合作打破性别偏见” ， 是她创立的UCLA银河中心团队的三大任务之一 ， 与两大科研任务——探索黑洞和推动下一代望远镜及相关技术——并列 。
对盖兹来说 ， 激励女性投身到科学领域是她的使命 。 在2006年美国公共广播公司的采访中 ， 她被问到如何鼓励更多的女孩以及年轻女性投入到科学事业中 ， 她回答：“我认为最重要的事情就是向她们展示没有不可能……最好的方法是为她们树立榜样 ， 向她们展示这些领域里有女性 。 ”“我喜欢（成为榜样） ， 这很令人兴奋 ， 这让我觉得自己在做一些真正有意义的事情 。 ”
盖兹自己以身作则 ， 她早在博士期间要求去教本科生的物理课程 ， 就是为了向学生展示女孩也可以学好物理 。 而本来学校是不允许博士生给本科生上课的 。 她的导师、美国著名的红外天文学家Gerhart Neugebauer支持了她 ， 盖兹还因此获得了学校的教学奖 。 1995年时 ， 她专门为小学生撰写了一本《你可以成为女天文学家》（You Can Be a Woman Astronomer） 。 现在盖兹还在给本科生上课 ， “这里是我有潜力产生最大影响的地方——表明女性可以从事自然科学 。 ”为了给自己的学校和院系宣传 ， 她还拍了宣传片 ， 展现了一位天文学家的睿智和魅力 。


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