eso2119hu — Tudományos közlemények

Az eddigi legrészletesebb felvételen láthatjuk a csillagok keringését galaxisunk óriás tömegű központi fekete lyuka körül

2021. december 14.

Az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory – ESO) Nagyon Nagy Távcsövének interferométerével (Very Large Telescope Interferometer – VLTI) elkészítették az eddigi legérzékenyebb és legrészletesebb felvételeket galaxisunk szupernagy tömegű központi fekete lyukának környezetéről. Az új fényképek hússzor jobb felbontással készültek, mint ami a VLTI előtt lehetséges volt. Ezáltal a csillagászok egy eddig soha nem látott csillagot is azonosítottak a feke-te lyuk közvetlen közelében. A Tejútrendszer központi régiójában keringő csillagok pályáinak precíz követése révén a kutatócsoport az eddigi legpontosabb becslést tudta adni a központi fekete lyuk tömegére.

„Minél többet szeretnénk megtudni a Tejútrendszer központi fekete lyukáról, a Sagittarius A*-ról; Pontosan mekkora a tömege? Forog-e? A környező csillagok éppen úgy mozognak-e, ahogyan azt Einstein általános relativitáselmélete alapján várjuk? Ezeket a kérdéseket leginkább úgy tudjuk megválaszolni, ha megfigyeljük a szupernagy tömegű fekete lyuk közelében mozgó csillagokat. Most pedig megmutattuk, hogy ezt minden eddiginél pontosabban meg tudjuk tenni” – magyarázza Reinhard Genzel, a németországi Garchingban működő Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) igazgatója, akit a Sagittarius A* tanulmányozásáért 2020-ban fizikai Nobel-díjjal tüntettek ki. Genzelnek és kutatócsoportjának legfrissebb eredményei, amelyeket ma két tanulmányban közöltek az Astronomy & Astrophysics című szakfolyóiratban, egy három évtizede zajló kutatási program újabb epizódját jelentik. Immár ennyi ideje követik nyomon a csillagászok a Tejútrendszer központjában lévő óriás tömegű fekete lyuk körül keringő csillagok mozgását.

A GRAVITY-együttműködés néven is ismert kutatócsoport azt tűzte ki céljául, hogy a központhoz az eddig ismerteknél is közelebb találjanak új csillagokat. Ennek érdekében a csillagászok új módszereket dolgoztak ki, amelyek segítségével a galaxis középpontjáról minden eddiginél érzékenyebb és részletesebb felvételeket rögzíthettek. „A VLTI hihetetlen térbeli felbontást tesz lehetővé, így az új felvételekkel mélyebbre hatolhatunk, mint bármikor azelőtt. Lenyűgöz bennünket a képek részletgazdagsága, és az, hogy mennyi csillag és kölcsönhatás tárul fel rajtuk” – lelkendezik Julia Stadler, jelenleg szintén a garchingi Max-Planck-Institut für Astrophysik kutatója, aki a képalkotási módszerek fejlesztését végezte korábbi munkahelyén, az MPE-ben. A legfigyelemreméltóbb eredmény az S300 katalógusjelű csillag felfedezése, amit korábban senki sem látott még. Ez igazolja az új módszerek rendkívüli hatékonyságát a Sagittarius A* körüli halvány csillagok észlelésében.

A kutatócsoport 2021 márciusa és júliusa között végzett legutóbbi megfigyeléseinek célja a központi fekete lyukat legjobban megközelítő csillagok pozícióinak pontos megállapítása volt. Közéjük tartozott a rekordernek számító S29 jelű csillag is, ami 2021 májusának végén járt legközelebb a fekete lyukhoz. Ekkor mindössze 13 milliárd km-re, a Nap–Föld távolság 90-szeresére haladt el a centrumtól, miközben észvesztő, másodpercenkénti 8740 km-es sebességgel száguldott. Ez a központhoz valaha megfigyelt legközelebb elhaladó és a körülötte leggyorsabban keringő csillag.

A kutatócsoport méréseit és a felvételek elkészítését a GRAVITY nevű különleges műszer tette lehetővé, amit több intézet közös együttműködésében fejlesztettek az ESO chilei VLTI rendszeréhez. A GRAVITY az ESO Nagyon Nagy Távcsövének (Very Large Telescope – VLT) mind a négy, egyenként 8,2 m átmérőjű egységtávcsövéből származó fényt összegzi az interferometria módszerével. Ez egy nagyon bonyolult technika, „ám végül hússzor élesebb képet kaphatunk annál, mint amire az egyedi távcsőegységek képesek volnának. Így tárulnak fel előttünk galaxisunk központjának titkai” – avat be bennünket Frank Eisenhauer, az MPE munkatársa, a GRAVITY vezető kutatója.

A Sagittarius A*-hoz közeli csillagpályák követésével precízen vizsgálhatjuk a hozzánk legközelebbi szupernagy tömegű fekete lyuk gravitációs terét. Így próbának vethetjük alá az általános relativitáselméletet, valamint meghatározhatjuk a fekete lyuk tulajdonságait is” – fejti ki Genzel. Az új adatok, a kutatócsoport korábbi észleléseivel kiegészítve alátámasztják, hogy a csillagok pontosan az általános relativitáselméletnek megfelelő pályákon mozognak, a központi égitest tömege pedig 4,30 milliószorosa a Napénak. Ez a galaxisunk központi fekete lyukára vonatkozó eddigi legprecízebb tömegbecslés. A kutatók továbbá pontosítani tudták a Földnek a Tejútrendszer központjától mért távolságát is, ami 27 ezer fényévnek adódott.

Az új felvételek megalkotásához a csillagászok az információs térelméletnek nevezett gépi tanulási módszert is felhasználták. Ennek során egy valós forráson alapuló modellből indultak ki, majd kiszámították, hogy az hogyan nézne ki a GRAVITY detektoraiban, végül ezt hasonlították össze a valódi észlelési adatokkal. Ez tette lehetővé új csillagok felfedezését, és a csillagok páratlanul érzékeny és pontos megfigyelését. A kutatók a vizsgálatok során a GRAVITY mellett a VLT két korábbi műszere, a NACO és a SINFONI, valamint a Keck távcső és az Amerikai Egesült Államokbeli NOIRLab Gemini Obszervatóriumának méréseire is támaszkodtak. A GRAVITY műszert még ebben az évtizedben továbbfejlesztik, az új generációs eszköz neve GRAVITY+ lesz, ami szintén az ESO VLTI-hez fog kapcsolódni, és tovább fokozza majd a rendszer érzékenységét, így a kutatók reményei szerint még halványabb csillagokat találhatnak majd a központhoz akár még közelebb is. A kutatók abban reménykednek, hogy észleléseikkel sikerül végül olyan közel jutniuk a központhoz, ahol már a fekete lyuk forgásából adódó hatásokat is mérni tudják. Az ESO chilei Atacama-sivatagban már épülőben lévő Rendkívül Nagy Távcsövével (Extremely Large Telescope – ELT) pedig a központ körül keringő csillagok sebességét tudják majd rendkívül pontosan megmérni a csillagászok. „A GRAVITY+ és az ELT együttes teljesítőképessége lehetővé teszi majd számunkra, hogy megállapítsuk a fekete lyuk forgási sebességét is” – vetíti előre Eisenhauer. – „Erre korábban senki sem volt még képes.

További információ

Az itt bemutatott kutatási eredményeket a GRAVITY-együttműködés két szakcikkben közölte az Astronomy & Astrophysics folyóiratban.

A „The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits” (doi:10.1051/0004-6361/202142465) című tanulmány szerzői R. Abuter (Európai Déli Obszervatórium, Garching, Németország [ESO]), A. Amorim (Universidade de Lisboa - Faculdade de Ciências, Portugália és Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugália [CENTRA]),  M. Bauböck (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Németország [MPE] és Department of Physics, University of Illinois, USA), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Franciaország [IPAG] és ESO), H. Bonnet (ESO), G. Bourdarot (IPAG és MPE), W. Brandner (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Heidelberg, Németország [MPIA]), V. Cardoso (CENTRA és CERN, Genf, Svájc), Y. Clénet (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Meudon, Franciaország [LESIA]), Y. Dallilar (MPE), R. Davies (MPE), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden [Leiden], Hollandia és MPE), J. Dexter (Department of Astrophysical & Planetary Sciences, JILA, Duane Physics Bldg., University of Colorado [Colorado], Boulder, USA), A. Drescher (MPE), A. Eckart (1st Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Németország [Köln] és Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Németország [MPIFR]), F. Eisenhauer (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugália és CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Németország [Hamburg] és MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE és Departments of Physics and Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile [ESO Chile]), G. Heißel (LESIA), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Köln), L. Jochum (ESO Chile), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LLESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), D. Lutz (MPE), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (ESO és MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE), O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Köln), E. Sturm (MPE), L. J. Tacconi (MPE), K. R. W. Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici (MPE és Köln) és A. Young (MPE).

A „Deep images of the Galactic Center with GRAVITY” (doi:10.1051/0004-6361/202142459) című tanulmány szerzői R. Abuter (ESO), P. Arras (Max-Planck-Institut für Astrophysik [MPA], Garching, Németország és Fakultät für Physik, Technische Universität München [TUM], Garching, Németország), M. Bauböck (MPE ésDepartment of Physics, University of Illinois, USA), H. Bonnet (ESO), W. Brandner (MPIA), G. Bourdarot (IPAG és MPE), V. Cardoso (CENTRA és CERN), Y. Clénet (LESIA), P. T. de Zeeuw (Leiden és MPE), J. Dexter (Colorado és MPE), Y. Dallilar (MPE), A. Drescher (MPE), A. Eckart (Köln és MPIFR), F. Eisenhauer (MPE), T. Enßlin (MPA), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugália és CENTRA), F. Gao (Hamburg és MPE),  E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE és Departments of Physics and Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO Chile), G. Heißel (LESIA), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Köln ), A. Jiménez-Rosales (MPE), L. Jochum (ESO Chile), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), D. Lutz (MPE), T. Ott (MPE) , T. Paumard (LESIA) , K. Perraut (IPAG) , G. Perrin (LESIA) , O. Pfuhl (ESO és MPE), S. Rabien (MPE), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE), O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Köln ), E. Sturm (MPE), L. J. Tacconi (MPE), K. R. W. Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (Department of Particle Physics & Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Izrael és MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici (MPE és Köln), A. Young (MPE) and G. Zins (ESO).

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) a világ összes tudósa számára lehetővé teszi az Univerzum titkainak mindenki javát szolgáló kutatását. A legkorszerűbb földfelszíni obszervatóriumokat tervezi, építi és üzemelteti, amelyek segítségével a csillagászok nem csak izgalmas kérdésekre keresik a válaszokat, de egyre több érdeklődőt vonnak a csillagászat bűvkörébe is, mindezt széles nemzetközi együttműködés keretében. Az 1962-ben kormányközi szervezetként létrejött ESO ma 16 tagállam támogatásával működik. Ezek Ausztria, Belgium, a Cseh Köztársaság, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Írország, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO főhadiszállása, látogatóközpontja és planetáriuma, az ESO Supernova Németországban, München közelében, míg a távcsövek a világ legjobb feltételeket kínáló észlelőhelyeinek egyikén, a chilei Atacama-sivatagban működnek. Az ESO három észlelőhelyet tart fenn, ezek La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon működik a Nagyon Nagy Távcső (VLT) és annak interferométere (VLTI), valamint két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban dolgozó VISTA és a látható tartományban érzékeny VLT Égboltfelmérő Távcső. Szintén a Paranalon fogja elhelyezni és üzemeltetni az ESO a Déli Cserenkov Távcsőrendszert (CTAS), a világ legnagyobb és legérzékenyebb gammasugárzás-obszervatóriumát. Nemzetközi partnereivel együttműködésben az ESO két, a milliméteres és a szubmilliméteres tartományban érzékeny berendezést is üzemeltet, az APEX antennát és az ALMA antennarendszert a Chajnantor-fennsíkon. Paranal közelében, a Cerro Armazones csúcson pedig már épül a világ „égre néző legnagyobb szeme”, az ESO Rendkívül Nagy Távcső (ELT). Az összes telephely napi működésének támogatását, valamint a kapcsolattartást a chilei partnerekkel és a társadalommal az ESO santiagói irodái segítik Chile fővárosában.

Linkek

•          A tudományos eredményeket bemutató első szakcikk

•          A tudományos eredményeket bemutató második szakcikk

•          Fotók a VLT/VLTI-ről

•          További információk az ESO Rendkívül Nagy Távcsövéről

•          Újságíróknak: Iratkozzon fel, hogy már az embargó alatt saját nyelvén olvashassa a közleményeinket!

•          Kutatóknak: Van érdekes eredménye? Küldje el nekünk!

Kapcsolat

Reinhard Genzel
Director, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 30000 3281
E-mail: genzel@mpe.mpg.de

Julia Stadler
Max Planck Institute for Astrophysics
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 30000 2205
E-mail: jstadler@mpe.mpg.de

Frank Eisenhauer
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 30000 3563
E-mail: eisenhau@mpe.mpg.de

Stefan Gillessen
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 30000 3839
Mobil: +49 176 99 66 41 39
E-mail: ste@mpe.mpg.de

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2119 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2119hu
Név:Black hole, Sagittarius A*
Típus:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Very Large Telescope Interferometer
Instruments:GRAVITY
Science data:2022A&A...657A..82G

Képek

Az ESO VLTI felvételei a Tejútrendszer központjának csillagairól
Az ESO VLTI felvételei a Tejútrendszer központjának csillagairól
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 márciusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 márciusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 májusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 májusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 júniusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 júniusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 júliusában
Csillagok az Sgr A* környezetében 2021 júliusában
A Tejútrendszer központjának tágabb környezete
A Tejútrendszer központjának tágabb környezete
A Sagittarius A* a Nyilas csillagképben
A Sagittarius A* a Nyilas csillagképben

Videók

Itt láthatók a Tejútrendszer központi fekete lyuka körül keringő csillagok (ESOcast 248 Light)
Itt láthatók a Tejútrendszer központi fekete lyuka körül keringő csillagok (ESOcast 248 Light)
Animáció az ESO VLTI felvételeiből a Tejútrendszer központi fekete lyuka körül keringő csillagokról
Animáció az ESO VLTI felvételeiből a Tejútrendszer központi fekete lyuka körül keringő csillagokról
Ráközelítés a galaxisunk központi fekete lyukára
Ráközelítés a galaxisunk központi fekete lyukára