eso2208-eht-mwis — Fréttatilkynning

Stjörnufræðingar birta fyrstu ljósmyndina af risasvartholinu í miðju Vetrarbrautarinnar

12. maí 2022

Stjörnufræðingar birtu í dag fyrstu ljósmyndina af risasvartholinu í miðju Vetrarbrautarinnar. Var það gert samtímis á blaðamannafundum um allan heim, þar á meðal í höfuðstöðvum European Southern Observatory (ESO) í Þýskalandi. Niðurstöðurnar renna enn styrkari stoðum undir þá kenningu að fyrirbærið í miðju Vetrarbrautarinnar sé sannarlega svarthol. Þær gefa ennfremur dýrmætar upplýsingar um eðli risasvarthola sem talin eru leynast í miðju flestra vetrarbrauta. Rannsóknarsamstarf sem kallast Event Horizon Telescope og samanstendur af vísindamönnum frá öllum heimshornum, tók myndina með neti útvarpssjónauka um alla Jörð.

Myndarinnar hefur verið beðið með mikilli eftirvæntingu. Vísindamenn höfðu áður séð stjörnur á sveimi um eitthvað þétt og þungt en ósýnilegt í miðju Vetrarbrautarinnar, sem benti sterklega til þess að um væri að ræða risasvarthol sem kallast Sagittarius A* (borið fram Sagittarius A stjarna). Myndin sem birt er í dag eru fyrstu beinu sýnilegu sönnunargögnin fyrir því.

Þótt svartholið sjálft sé ósýnilegt, þar sem það gefur ekki frá sér neitt ljós, sést glóandi gas umhverfis það og dökkt svæði í miðjunni. Þetta er skuggi svartholsins umvafinn björtum gashring. Nýja mynd fangar ljósið sem þyngdarkraftur svartholsins sveigir og beygir. Massi svartholsins jafnast á við fjórar milljónir sóla.

„Það kom okkur á óvart hversu vel umfang ljóshringsins kemur heim og saman við spár almennu afstæðiskenningar Einsteins,“ sagði Geoffrey Bower, verkefnisstjóri EHT hjá Institute of Astronomy and Astrophysics hjá Academia Sinica í Taípei. „Þessi sögulega mynd stórbætir skilning okkar á miðju vetrarbrauta og gefur okkur nýja sýn á það hvernig risasvarthol verka við sitt næsta nágrenni.“ Niðurstöður EHT eru birtar í dag í sérstöku hefti The Astrophysical Journal Letters.

Risasvartholið er í um 27 þúsund ljósára fjarlægð frá Jörðinni. Svo órafjarlægt að stærð þess á himninum er svipuð og að sjá kleinuhring á tunglinu. Til þess að það sé hreinlega hægt að taka mynd af því urðu vísindamenn að setja saman EHT sjónaukann: sjónauka sem samanstendur af átta samtengdum útvarpssjónaukum um allan heim sem saman mynda einn sjónauka á stærð við Jörðina [1]. Árið 2017 gerði EHT mælingar á risasvartholinu yfir nokkrar nætur og safnaði gögnum í margar klukkustundir samfleytt, svipað og þegar ljósmyndir eru teknar á löngum lýsingartíma á hefðbundna myndavél.

Í EHT sjónaukanetinu eru meðal annars Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) í Atacamaeyðimörkinni í Chiile, sem ESO er meðeigandi að og rekur fyrir hönd aðildarríkja sinna í Evrópu. Framlag Evrópu til EHT eru líka aðrir útvarpssjónaukar eins og 30 metra IRAM sjónaukinn á Spáni og NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) í Frakklandi. Evrópa leggur einnig til ofurtölvu fyrir gagnavinnslu EHT en hún er hýst í Max Planck Institute for Radio Astronomy í Þýskalandi. Evrópa veitir líka fjármagn til EHT samstarfsins með styrkjum frá Evrópska rannsóknarráðinu og Max Planck Society í Þýskalandi.

„Það er gríðarspennandi fyrir ESO að hafa gegnt svo mikilvægu hlutverki í að afhjúpa leyndardóma svarthola, einkum og sér í lagi risasvartholsins í vetrarbrautinni okkar,“ sagði Xavier Barcons framkvæmdarstjóri ESO. „Framlag ESO til EHT er ekki aðeins í gegnum ALMA og APEX, heldur líka með öðrum sjónaukum í Chile sem hafa áður gert mikilvægar uppgötvanir á miðju Vetrarbrautarinnar.“ [2]

Árið 2019 tók EHT fyrstu ljósmyndina af risasvartholi, því sem leynist í miðju vetrarbrautarinnar Messier 87 eða M87.

Svartholin tvö eru merkilega lík þótt risasvartholið í M87 sé þúsund sinnum stærra að massa og þvermáli [3]. „Vetrarbrautirnar tvær eru gerólíkar og svartholin líka en við jaðar þeirra eru þau ótrúlega lík,“ sagði Sara Markoff í vísindaráði EHT og prófessor í kennilegri stjarneðlisfræði við Amsterdamháskóla í Hollandi. „Það segir okkur að í návígi við þau ræður almenna afstæðiskenningin ríkjum en að sá munur sem við sjáum á þeim fjær hljóti að vera af völdum efnisins sem umlykur svartholin.“

Mun erfiðara var að taka myndina af risasvartholinu í vetrarbrautinni okkar en í Messier 87, jafnvel þótt hið fyrrnefnda sé miklu nær okkur. „Í námunda við bæði svartholin færist gasið til á nokkurn veginn sama hraða, því sem næst ljóshraða. Gasið snýst um svartholið í Messier 87 á nokkrum dögum eða vikum, því það er miklu stærra, en á aðeins nokkrum mínútum umhverfis svartholið í vetrarbrautinni okkar, því það er miklu minna. Birta og útlit gassins við svartholið í Vetrarbrautinni breyttist því hratt þegar EHT sjónaukanum var beint að því. Þetta var dálítið eins og að taka skýra mynd af hvolpi eltast við skottið sitt,“ sagði Chi-Kwan Chan, vísindamaður hjá EHT við Steward Observatory og Department of Astronomy og Data Science Institute Arizonaháskóla í Bandaríkjunum.

Þróa þurfti ný tæki og tól til að taka snúning gassins um risasvartholið með í reikninginn. Risasvartholið í Messier 87 var einfaldara og stöðugara myndefni þannig að nánast allar myndirnar litu svipað út en svo var ekki í tilviki svartholsins í vetrarbrautinni okkar. Sú mynd sem birt er í dag er meðaltal af mismunandi myndum sem stjörnufræðingarnir tóku og sýndu okkur loks, í fyrsta sinn, risann sem lúrir í miðju Vetrarbrautarinnar.

Fleiri en 300 vísindamenn við 80 stofnanir um allan heim sem mynda EHT samstarfið tóku myndina. Það var ekki nóg með að finna þyrfti upp ný tæki og tól til myndatökunnar, heldur unnu þau saman baki brotnu í fimm ár með hjálp ofurtölva til að samþætta gögn, greina þau og þróa á sama tíma líkön af svartholum til að bera saman við mælingarnar.

Gríðarspennandi er að loks hafi tekist að fanga tvö misstór svarrthol á mynd því það veitir tækifæri til þess að bera þau saman. Stjörnufræðingar eru nú þegar byrjuð að nota gögnin til að prófa kenningar og líkön um hegðun gass við risasvarthol. Enn skortir skilning á hegðun gass en talið er að það leik lykilhlutverk í myndun og þróun vetrarbrauta.

„Nú getum við loksins rannsakað muninn milli tveggja risasvarthola og hvernig þetta mikilvæga ferli virkar,“ sagði Kelichi Asada, vísindamaður hjá EHT við Institute of Astronomy and Astrophysics í Academia Sinica í Taípei. „Við eigum nú myndir af tveimur risasvartholum – einu í stærri kantinum og öðru við smærri enda risasvarthola í alheiminum – svo við getum gengið enn lengra í að kanna hvernig þyngdarkrafturinn virkar við öfgakenndar aðstæður.“

EHT verkefnið heldur áfram að vaxa: Í mars árið 2022 fór fram önnur mæliherferð með enn fleiri sjónaukum en áður. Í náinni framtíð mun stækkun EHT netsins og tæknilegar uppfærslur gera vísindamönnum kleift að ná enn betri myndum og kvikmyndum af risasvartholum.

Skýringar

[1] Sjónaukarnir sem notaðir voru í EHT í apríl 2017, þegar mælingarnar fóru fram, eru: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), the IRAM 30-meter Telescope, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), Submillimeter Array (SMA), UArizona Submillimeter Telescope (SMT) og South Pole Telescope (SPT). Síðan hafa Greenland Telescope (GLT), NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) og UArizona 12-meter Telescope á Kitt Peak bæst við EHT netið.

[2] ALMA er samstarfsverkefni European Southern Observatory (ESO; Evrópu, sem heldur utan um þátttöku aðildaríkjanna), National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, auk National Research Council (Kanada), Ministry of Science and Technology (MOST; Taívan), Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA; Taívan), og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI; Suður-Kórea), í samvinnu við Chile. APEX, sem er samstarfsverkefni Max Planck Institute for Radio Astronomy (Þýskalandi), Onsala Space Observatory (Svíþjóð) og ESO, er rekinn af ESO. 30-meter Telescope er starfræktur af IRAM (samstarfsstofnanir IRAM eru MPG [Þýskalandi], CNRS [Frakklandi] og IGN [Spáni]). JCMT nýtur forystu East Asian Observatory fyrir hönd National Astronomical Observatory í Japan; ASIAA; KASI; National Astronomical Research Institute of Thailand; Center for Astronomical Mega-Science and organisations í Bretlandi og Kanada. LMT er starfræktur af INAOE og UMass, SMA er starfræktur af Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian og ASIAA og UArizona, SMT er starfræktur af University of Arizona. SPT er starfræktur af University of Chicago og sérútbúin EHT mælitæki koma frá University of Arizona.

Greenland Telescope (GLT) er starfræktur af ASIAA og Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). GLT er hluti af ALMA-Taiwan verkefniinu og nýtur stuðnings Academia Sinica (AS) og MOST. NOEMA starfrækir IRAM og UArizona 12-meter telescope í Kitt Peak er starfræktur hjá University of Arizona.

[2] Sterkur grunnur fyrir túlkun myndarinnar byggir á eldri rannsóknum á Sagittarius A*. Stjörnufræðingar hafa áratugum saman vitað um bjarta og þétta útvarpsbylgjugeislun frá miðju Vetrarbrautarinnar, sem er staðsett fyrir aftan stjörnumerkið Bogmanninn (svæðið dregur nafn sitt af því). Mælingar sem Reinhard Genzel (hjá Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics í Garching nærri München í Þýskalandi) og Andrea M. Ghez (prófessor við Department of Physics and Astronomy í University of California, Los Angeles í Bandaríkjunum) hafa gert á sporbrautum stjarna nálægt miðju Vetrarbrautarinnar í meira en 30 ár sýna að þar er líklegast um risasvarthol að ræða. Sjónaukar ESO (þar á meðal Very Large Telescope og víxlmælir VLT) og Keck sjónaukarnir voru notaðir til rannsóknanna sem leiddu til þess að þau deildu með sér Nóbelsverðlaununum í eðlisfræði árið 2020.

[3] Svarthol eru einu fyrirbærin sem við þekkjum að massi kvarðast með stærð. Svarthol sem er þúsund sinnum minna en annað svarthol er líka þúsund sinnum massaminna.

Frekari upplýsingar

Niðurstöðurnar voru birtar í sex greinum í tímaritinu The Astrophysical Journal.

Í EHT samstarfinu eru meira en 300 vísindamenn frá Afríku, Asíu, Evrópu og Norður- og Suður-Ameríku. Markmið samstarfsins var að taka nákvæmustu myndir af svartholum með því að útbúa sjónauka á stærð við Jörðina. Í EHT eru sjónaukar tengdir saman með nýstárlegum aðferðum og þannig útbúinn sjónauki með mestu greinigæði sem náðst hefur.

Í EHT samstarfinu eru 13 stofnanir: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute for Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics og Radboud University.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni ESO, National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, í samvinnu við Chile. ALMA er fjármögnuð af ESO fyrir hönd aðildarríkja þess, af NSF í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og NINS í samvinnu við Academia Sinica (AS) í Taívan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd aðildarríkjanna en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

APEX, Atacama Pathfinder EXperiment, er 12 metra breiður sjónauki sem nemur millímetra- og hálfsmillímetra bylgjulengd – milli innrauðs ljóss og útvarpsbylgna. ESO sér um rekstur APEX í einni hæstu stjörnustöð heims á Chajnantor-hásléttunni í Atacamaeyðimörkinni í Chile sem er í um 5100 metra hæð yfir sjávarmáli. Sjónaukinn er samstarfsverkefni Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) og ESO.

European Southern Observatory (ESO) gerir vísindamönnum um allan heim kleift að afhjúpa leyndardóma alheimsins til hagsbóta fyrir alla. Við hönnum, smíðum og starfrækjum stjörnustöðvar í fremstu röð – sem stjörnufræðingar nota til að svara spennandi spurningum og auka áhuga á stjarnvísindum – og eflum alþjóðlega samvinnu í stjörnufræði. ESO var stofnuð árið 1962 og nýtur í dag stuðnings 16 aðildarríkja (Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands), auk gestaþjóðarinnar Chile og stuðningsþjóðarinnar Ástralíu. Höfuðstöðvar ESO og gestastofa og stjörnuverið ESO Supernova, er staðsett nálægt Munchen í Þýskalandi en sjónaukarnir eru allir í Atacameyðimörkinni í Chile, stórfenglegum stað þar sem aðstæður til rannsókna eru einstakar. ESO starfrækir þrjár stjörnustöðvar í heimsflokki í Chile: Á La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope og Very Large Telescope víxlmælinn, fullkomnustu stjörnusjónauka heims, auk tveggja kortlaningarsjónauka, VISTA sem nemur innrautt ljós og VLT Survey Telescope sem nemur sýnilegt ljós. Á Paranal hýsir og starfrækir ESO einnig Cherenkov Telescope Array South, stærsta og næmasta gammageislasjónauka heims. ESO er stór þátttakandi í tveimur sjónaukum á Chajnantor, APEX og ALMA, sem nema millimetra- og hálfsmillimetrageislun utan úr geimnum. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, erum við að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope, sem verður „stærsta auga jarðar“. Í skrifstofum okkar í Santiago í Chile leggjum við grunninn að rannsóknum okkar og tökum þátt í að efla samstarfsaðila okkar og samfélagið í Chile.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Geoffrey Bower
EHT Project Scientist, Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taipei and University of Hawaiʻi at Mānoa, US
Sími: +1-808-961-2945
Tölvupóstur: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

Huib Jan van Langevelde
EHT Project Director, JIVE and University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Sími: +31-521-596515
Tölvupóstur: huib.van.langevelde@me.com

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6670
Farsími: +49 151 241 664 00
Tölvupóstur: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2208-eht-mw.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2208-eht-mwis
Nafn:Milky Way Galactic Centre
Tegund:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment

Myndir

Fyrsta ljósmyndin af svartholinu okkar
Fyrsta ljósmyndin af svartholinu okkar
Making of the image of the black hole at the centre of the Milky Way
Making of the image of the black hole at the centre of the Milky Way
texti aðeins á ensku
The Milky Way and the location of its central black hole as viewed from the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
The Milky Way and the location of its central black hole as viewed from the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
texti aðeins á ensku
Side by side of the first two images of black holes
Side by side of the first two images of black holes
texti aðeins á ensku
Comparison of the sizes of two black holes: M87* and Sagittarius A*
Comparison of the sizes of two black holes: M87* and Sagittarius A*
texti aðeins á ensku
Montage of the Event Horizon Telescope observatories (day)
Montage of the Event Horizon Telescope observatories (day)
texti aðeins á ensku
Montage of the Event Horizon Telescope observatories (night)
Montage of the Event Horizon Telescope observatories (night)
texti aðeins á ensku
First image of our black hole (with wider background)
First image of our black hole (with wider background)
texti aðeins á ensku
Locations of the telescopes that make up the EHT array
Locations of the telescopes that make up the EHT array
texti aðeins á ensku
EHT, a planet-scale array
EHT, a planet-scale array
texti aðeins á ensku
Tunglið og vetrarbrautarslæðan
Tunglið og vetrarbrautarslæðan
ALMA and the centre of the Milky Way
ALMA and the centre of the Milky Way
texti aðeins á ensku
APEX scratching the sky
APEX scratching the sky
texti aðeins á ensku
APEX and snowy Chajnantor
APEX and snowy Chajnantor
texti aðeins á ensku
Anatomy of a Black Hole
Anatomy of a Black Hole
texti aðeins á ensku
Wide-field view of the centre of the Milky Way
Wide-field view of the centre of the Milky Way
texti aðeins á ensku
Sagittarius A* in the constellation of Sagittarius
Sagittarius A* in the constellation of Sagittarius
texti aðeins á ensku

Myndskeið

What it Takes to Image a Black Hole
What it Takes to Image a Black Hole
texti aðeins á ensku
Meet Sgr A*: Zooming into the black hole at the centre of our galaxy
Meet Sgr A*: Zooming into the black hole at the centre of our galaxy
texti aðeins á ensku
Size comparison of the two EHT black holes
Size comparison of the two EHT black holes
texti aðeins á ensku
European infrastructure involved in the EHT collaboration
European infrastructure involved in the EHT collaboration
texti aðeins á ensku
Video montage of the Event Horizon Telescope observatories
Video montage of the Event Horizon Telescope observatories
texti aðeins á ensku
EHT, a planet-scale array
EHT, a planet-scale array
texti aðeins á ensku
Size equivalent of the shadow of Sagittarius A*
Size equivalent of the shadow of Sagittarius A*
texti aðeins á ensku
Animation of the EHT network's radio telescopes
Animation of the EHT network's radio telescopes
texti aðeins á ensku
Artist's animation of the Milky Way
Artist's animation of the Milky Way
texti aðeins á ensku
Clustering and averaging the images of Sagittarius A* and M87*
Clustering and averaging the images of Sagittarius A* and M87*
texti aðeins á ensku