eso1907nb — Pressemelding

Astronomer tar første bilde av et sort hull

ESO, ALMA og APEX bidrar til paradigmeskiftende observasjoner av det supermassive sorte hullet i sentrum av galaksen Messier 87

10. april 2019

Event Horizon Telescope (EHT) – sammenkoblingen av åtte bakkebaserte radioteleskoper spredt utover kloden, skapt gjennom internasjonalt samarbeid – ble satt sammen for å ta bilder av et sort hull. I dag, i koordinerte pressekonferanser over hele verden, avslører EHT-forskere at de har lykkes, og avduker det første direkte visuelle beviset på et supermassivt sort hull og dets skygge.

Dette gjennombruddet ble kunngjort i dag i en serie av seks vitenskapelige artikler publisert i en spesialutgave av The Astrophysical Journal Letters. Bildet avslører det sorte hullet i sentrum av Messier 87 [1], en massiv galakse i den nærliggende Virgohopen. Dette sorte hullet ligger 55 millioner lysår unna Jorden og har en masse på 6,5 milliarder ganger Solens masse [2].

EHT er en sammenkobling av teleskoper rundt om i verden som sammen danner et uovertruffen virtuelt teleskop på størrelse med Jorden [3]. EHT tilbyr forskere en ny metode for å studere de mest ekstreme objektene i universet forutsagt av Einsteins generelle relativitetsteori, hundre år etter det historiske eksperimentet som først bekreftet teorien [4].

«Vi har tatt det første bildet av et sort hull», forteller prosjektdirektør for EHT, Sheperd S. Doeleman fra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. «Dette er en ekstraordinær vitenskapelig prestasjon oppnådd av et team bestående av mer enn 200 forskere.»

Sorte hull er ekstraordinære kosmiske objekter med enorme masser, men med ekstremt kompakte størrelser. Disse objektene påvirker miljøet rundt seg på ekstreme måter, gjennom forvrengning av tidrommet og overoppheting av omkringliggende materie.

«Hvis vi befinner oss i en lys region, som en skive av glødende gass, forventer vi at et sort hull vil skape en mørk region som ligner en skygge – noe som ble forutsagt av Einsteins generelle relativitetsteori og som vi aldri har sett før», forklarte Heino Falcke Radboud University i Nederland, leder for EHTs forskningsråd. «Denne skyggen, forårsaket av gravitasjonsavbøyningen og fangingen av lys ved hendelseshorisonten, avslører mye om naturen til disse fascinerende objektene og har gitt oss mulighet til å måle den enorme massen til M87s sorte hull.»

Flere kalibrerings- og avbildningsmetoder har avslørt en ringlignende struktur med en mørk sentralregion – det sorte hullets skygge – som fortsatte over flere uavhengige EHT-observasjoner.

«Når vi var sikre på at vi hadde avbildet skyggen, kunne vi sammenligne våre observasjoner med omfattende datamodeller som inkluderer fysikken til krumt rom, overopphetet materie og sterke magnetfelter. Mange av karakteristikkene til det observerte bildet samsvarer med vår teoretiske forståelse overraskende bra», sier Paul T.P. Ho, EHTs styremedlem og direktør for East Asian Observatory [5]. «Dette gjør oss sikre på tolkningen av våre observasjoner, inkludert vårt estimat av det sorte hullets masse.»

«Konfrontasjonen mellom teori og observasjoner er alltid et dramatisk øyeblikk for en teoretiker. Det var en lettelse og en stolthet å innse at observasjonene var i så godt samsvar med våre teoretiske forutsigelser», forteller EHTs styremedlem Luciano Rezzolla fra Goethe Universität i Tyskland.

Å danne EHT var en formidabel utfordring som krevde oppgradering og tilkobling av et verdensomspennende nettverk av åtte eksisterende teleskoper som befinner seg på en rekke utfordrende steder høyt over havet. Disse stedene omfatter vulkaner på Hawaii og Mexico, fjell i Arizona og den spanske Sierra Nevada, den chilenske Atacamaørkenen og Antarktis.

EHT-observasjonene bruker en teknikk som kalles langbaseinterferometri (very-long-baseline interferometry på engelsk, forkortet VLBI) som synkroniserer teleskopanlegg rundt om i verden og utnytter Jordens rotasjon til å danne et stort teleskop på størrelse med Jorden som observerer ved en bølgelengde på 1,3 mm. VLBI tillater EHT å oppnå en vinkeloppløsning på 20 mikrobuesekunder – nok til å lese en avis i New York fra en kafé i Paris [6].

Teleskopene som bidro til dette resultatet var ALMA, APEX, IRAM 30 meter telescope, James Clerk Maxwell Telescope, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope og South Pole Telescope [7]. Petabytes av rådata fra teleskopene ble kombinert av høyt spesialiserte superdatamaskiner ved Max Planck Institute for Radio Astronomy og MIT Haystack Observatory.

Europeiske anlegg og finansiering spilte en avgjørende rolle i denne verdensomspennende innsatsen, med deltagelse av avanserte europeiske teleskoper og støtte fra Det europeiske forskningsrådet – særlig et beløp på 14 millioner euro (rundt 135 millioner norske kroner) til BlackHoleCam-prosjektet [8]. Støtte fra ESO, IRAM og Max Planck Society var også utslagsgivende. «Dette resultatet bygger på flere tiår med europeisk kompetanse innen millimeterastronomi», kommenterte Karl Schuster, direktør for IRAM og medlem av EHT-styret.

Konstruksjonen av EHT og observasjonene som ble annonsert i dag, representerer kulminasjonen av tiår med observasjonelt, teknisk og teoretisk arbeid. Dette eksemplet på globalt teamarbeid krevde et nært samarbeid mellom forskere fra hele verden. Tretten partnerinstitusjoner jobbet sammen for å skape EHT, ved hjelp av både eksisterende infrastruktur og støtte fra en rekke byråer. Nøkkelfinansiering ble levert av U.S. National Science Foundation (NSF), EUs europeiske forskningsråd (ERC) og finansieringsorganer i Øst-Asia.

«ESO er henrykt over å ha bidratt vesentlig til dette resultatet gjennom sin europeiske ledelse og viktige rolle i to av EHTs komponentteleskoper, lokalisert i Chile – ALMA og APEX», forteller ESOs administrerende direktør, Xavier Barcons. «ALMA er det mest følsomme anlegget i EHT, og dets 66 høypresisjonsantenner var avgjørende for å gjøre EHT til en suksess.» 

«Vi har oppnådd noe som ble antatt å være umulig for bare en generasjon siden», konkluderte Doeleman. «Gjennombrudd innen teknologi, forbindelser mellom verdens beste radioobservatorier og innovative algoritmer kom alle sammen for å åpne et helt nytt vindu mot sorte hull og hendelseshorisonten.» 

Fotnoter

[1] Skyggen av et sort hull er det nærmeste vi kan komme et bilde av selve det sorte hullet, et helt mørkt objekt som lyset ikke kan unnslippe. Det sorte hullets grense – hendelseshorisonten, som EHT er oppkalt etter – er rundt 2,5 ganger mindre enn skyggen den kaster og måler like under 40 milliarder km på tvers.

[2] Supermassive sorte hull er relativt små astronomiske objekter – noe som har gjort dem umulige å observere direkte frem til nå. Ettersom størrelsen på et sort hulls hendelseshorisont er proporsjonal med massen, betyr det at jo mer massivt et sort hull er, desto større er skyggen. Takket være den enorme massen og relative nærhet, ble M87s sorte hull forutsagt å være en av de største sorte hullene som er synlige fra Jorden, noe som gjør det til et perfekt mål for EHT.

[3] Selv om teleskopene ikke er fysisk sammenkoblet, er de i stand til å synkronisere sine innsamlede data med atomklokker – hydrogenmasere – som nøyaktig måler tiden til observasjonene. Observasjonene ble samlet ved en bølgelengde på 1,3 mm under en global kampanje i 2017. Hvert teleskop som er med i EHT ga enorme mengder data – omtrent 350 terabyte per dag – som ble lagret på høytpresterende, heliumfylte harddisker. Disse dataene ble flydd til høyt spesialiserte superdatamaskiner – kjent som korrelatorer – ved Max Planck Institute for Radio Astronomy og MIT Haystack Observatory for å kombineres. Dataene ble deretter omhyggelig konvertert til et bilde ved hjelp av nye beregningsverktøy utviklet av samarbeidet.

[4] For 100 år siden dro to ekspedisjoner mot Principe Island utenfor kysten av Afrika og mot Sobral i Brasil for å observere solformørkelsen i 1919, med målet om å teste den generelle relativitetsteorien ved å se om stjernelyset ville bli bøyd rundt Solen, som forutsagt av Einstein. Som et ekko av disse observasjonene har EHT sendt sine teammedlemmer til noen av verdens høyeste og mest isolerte radioteleskopfasiliteter for å teste vår forståelse av gravitasjonskraften.

[5] East Asian Observatory (EAO) representerer deltakelsen av mange regioner i Asia, inkludert Kina, Japan, Korea, Taiwan, Vietnam, Thailand, Malaysia, India og Indonesia.

[6] Fremtidige EHT-observasjoner vil se betydelig økt sensitivitet med deltagelse av IRAM NOEMA Observatory, Greenland Telescope og Kitt Peak Telescope.

[7] ALMA er et internasjonalt samarbeid mellom ESO (representerer de europeiske medlemslandene), det amerikanske National Science Foundation (NSF), National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan, sammen med National Research Council (NRC, Canada) og Ministry of Science and Technology (MOST, Taiwan), og av NINS i samarbeid med Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Taiwan) og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI), samt vertsnasjonen Chile.

APEX drives av ESO, 30-meter telescope drives av IRAM (IRAM-partnerorganisasjonene er MPG (Tyskland), CNRS (Frankrike) og IGN (Spania)), James Clerk Maxwell Telescope drives av EAO, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano drives av INAOE og UMass, Submillimeter Array drives av SAO og ASIAA, og Submillimeter Telescope drives av Arizona Radio Observatory (ARO). South Pole Telescope drives av University of Chicago med spesialisert EHT-instrumentering levert av University of Arizona.

[8] BlackHoleCam er et EU-finansiert prosjekt for å avbilde, måle og forstå sorte hull. Hovedmålene med BlackHoleCam og Event Horizon Telescope (EHT) er å ta tidenes første bilde av det supermassive sorte hullet i den nærliggende galaksen M87 og dens mindre fetter, Sagittarius A*, det supermassive sorte hullet i sentrum av vår galakse, Melkeveien. Dette gjør det mulig å bestemme deformasjonen av tidrommet forårsaket av et sort hull med ekstrem presisjon.

Mer informasjon

Denne forskningen ble presentert i en serie av seks vitenskapelige artikler publisert i dag i en spesialutgave av The Astrophysical Journal Letters.

EHT-samarbeidet omfatter mer enn 200 forskere fra Afrika, Asia, Europa, og Nord-og Sør-Amerika. Det internasjonale samarbeidet arbeider for å ta de mest detaljerte bildene av sorte hull noensinne ved å lage et virtuelt teleskop på størrelse med Jorden. Støttet av betydelige internasjonale investeringer, tilknytter EHT eksisterende teleskoper ved hjelp av nye systemer. Det skaper et fundamentalt nytt instrument med den høyeste vinkeloppløsende kraften som noen sinne er oppnådd.

De involverte individuelle teleskopene er: ALMA, APEX, IRAM 30-meter Telescope, IRAM NOEMA Observatory, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope (LMT), Submillimeter Array (SMA), Submillimeter Telescope (SMT), South Pole Telescope (SPT), Kitt Peak Telescope og Greenland Telescope (GLT).

EHT-konsortiet består av 13 institusjoner: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, 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, Radboud University og Smithsonian Astrophysical Observatory.

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Heino Falcke
Chair of the EHT Science Council, Radboud University
The Netherlands
Tlf.: +31 24 3652020
E-post: h.falcke@astro.ru.nl

Luciano Rezzolla
EHT Board Member, Goethe Universität
Germany
Tlf.: +49 69 79847871
E-post: rezzolla@itp.uni-frankfurt.de

Eduardo Ros
EHT Board Secretary, Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Germany
Tlf.: +49 22 8525125
E-post: ros@mpifr.de

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6670
E-post: pio@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1907 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1907nb
Navn:M87*, Messier 87
Type:Local Universe : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment, Event Horizon Telescope

Bilder

Første bilde av et sort hull
Første bilde av et sort hull
Messier 87 avbildet av ESOs Very Large Telescope
Messier 87 avbildet av ESOs Very Large Telescope
Kunstnerisk fremstilling av det sorte hullet i sentrum av M87
Kunstnerisk fremstilling av det sorte hullet i sentrum av M87
Simulering av et supermassivt sort hull
Simulering av et supermassivt sort hull
Simulering av et supermassivt sort hull
Simulering av et supermassivt sort hull
Anatomy of a Black Hole
Anatomy of a Black Hole
kun på engelsk
Simulert bilde av akkresjon rundt et sort hull
Simulert bilde av akkresjon rundt et sort hull
Det globale teleskopet EHT
Det globale teleskopet EHT
Messier 87 i stjernebildet Jomfruen
Messier 87 i stjernebildet Jomfruen
Haloen til galaksen Messier 87
Haloen til galaksen Messier 87
Artist’s Impression of a Black Hole Environment
Artist’s Impression of a Black Hole Environment
kun på engelsk
Photon Paths around a Black Hole
Photon Paths around a Black Hole
kun på engelsk
Hovedprinsippene bak interferometri
Hovedprinsippene bak interferometri
Plasseringen av EHT-teleskopene
Plasseringen av EHT-teleskopene
In the Shadow of the Black Hole
In the Shadow of the Black Hole
kun på engelsk
In the Shadow of the Black Hole (Landscape Poster)
In the Shadow of the Black Hole (Landscape Poster)
kun på engelsk
In the Shadow of the Black Hole (Portrait Poster)
In the Shadow of the Black Hole (Portrait Poster)
kun på engelsk
ALMA & APEX's Crucial Contribution to the EHT
ALMA & APEX's Crucial Contribution to the EHT
kun på engelsk

Videoer

In the Shadow of the Black Hole
In the Shadow of the Black Hole
kun på engelsk
ESOcast 199 Light: Astronomer tar første bilde av et sort hull
ESOcast 199 Light: Astronomer tar første bilde av et sort hull
Zoom inn i hjertet av Messier 87
Zoom inn i hjertet av Messier 87
Simulation of a Supermassive Black Hole
Simulation of a Supermassive Black Hole
kun på engelsk
Artist’s impression of the Black Hole at the heart of M87
Artist’s impression of the Black Hole at the heart of M87
kun på engelsk
Artist’s impression of the Black Hole at the heart of M87
Artist’s impression of the Black Hole at the heart of M87
kun på engelsk
The EHT, a Planet-Scale Array
The EHT, a Planet-Scale Array
kun på engelsk
Simulation of a Supermassive Black Hole (Fulldome)
Simulation of a Supermassive Black Hole (Fulldome)
kun på engelsk
European Infrastructures in the Event Horizon Telescope
European Infrastructures in the Event Horizon Telescope
kun på engelsk
Event Horizon Telescope Collaboration, B-roll: Interviews (part1)
Event Horizon Telescope Collaboration, B-roll: Interviews (part1)
kun på engelsk
Event Horizon Telescope Collaboration, B-roll: Interviews (part2)
Event Horizon Telescope Collaboration, B-roll: Interviews (part2)
kun på engelsk
Event Horizon Telescope Collaboration, B-roll: Scientists and Technology
Event Horizon Telescope Collaboration, B-roll: Scientists and Technology
kun på engelsk
Exploring a Black Hole Environment
Exploring a Black Hole Environment
kun på engelsk
Black Hole Magnetohydrodynamic Simulation
Black Hole Magnetohydrodynamic Simulation
kun på engelsk

Se også