eso2119nb — Pressemelding

Se stjerner bevege seg rundt Melkeveiens supermassive svarte hull i de dypeste bildene til dags dato

14. desember 2021

European Southern Observatorys Very Large Telescope Interferometer (ESOs VLTI) har tatt de dypeste og skarpeste bildene til dags dato av regionen rundt det supermassive svarte hullet i sentrum av galaksen vår. De nye bildene zoomer inn 20 ganger mer enn det som var mulig før VLTI og bildene har hjulpet astronomer med å finne en stjerne som ikke har vært sett i nærheten av det svarte hullet tidligere. Ved å spore banene til stjerner i sentrum av Melkeveien, har teamet gjort den mest presise målingen til nå av massen til det svarte hullet.

«Vi ønsker å lære mer om det svarte hullet i sentrum av Melkeveien, kalt Sagittarius A*. Nøyaktig hvor massivt er det? Roterer det? Oppfører stjerner rundt det seg akkurat slik vi forventer fra Einsteins generelle relativitetsteori? Den beste måten å svare på disse spørsmålene på, er ved å følge stjerner i baner nær det supermassive svarte hullet. Og her viser vi at vi kan gjøre det med høyere presisjon enn noen gang før», forklarer Reinhard Genzel, direktør ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) i Garching i Tyskland. Han ble tildelt en Nobelpris i fysikk i 2020 for forskning på Sagittarius A*. Genzel og teamets siste resultater, som er en utvidelse av deres tre tiår lange studie av stjerner som går i bane rundt Melkeveiens supermassive svarte hull, publiseres i dag i to artikler i Astronomy & Astrophysics.

I jakten på å finne enda flere stjerner i nærheten av det svarte hullet, utviklet teamet, kjent som GRAVITY-samarbeidet, en ny analyseteknikk som har gjort det mulig for dem å få de dypeste og skarpeste bildene fram til nå av vårt galaktiske senter. «VLTI gir oss denne utrolige romlige oppløsningen, og med de nye bildene når vi dypere enn noen gang før. Vi er overrasket over mengden av detaljer, og over aktiviteten og antallet stjerner som bildene avslører rundt det svarte hullet», forklarer Julia Stadler, en forsker ved Max Planck Institute for Astrophysics i Garching som ledet teamets bildearbeid i løpet av hennes tid på OED. Bemerkelsesverdig nok fant de en stjerne, kalt S300, som ikke hadde blitt sett tidligere. Dette viser hvor kraftig denne metoden er når det gjelder å oppdage svært lyssvake objekter nær Sagittarius A*.

Med sine siste observasjoner, utført mellom mars og juli 2021, fokuserte teamet på å gjøre nøyaktige målinger av stjerner når de nærmet seg det svarte hullet. Dette inkluderer rekordholderstjernen S29, som var nærmest det svarte hullet i slutten av mai 2021. Den passerte i en avstand på bare 13 milliarder kilometer, omtrent 90 ganger avstanden mellom Sola og Jorda, med en forbløffende hastighet på 8740 kilometer i sekundet. Ingen annen stjerne har noen gang blitt observert å passere så nærme eller reise så raskt rundt det svarte hullet.

Teamets målinger og bilder ble gjort mulig takket være GRAVITY, et unikt instrument som samarbeidet utviklet for ESOs VLTI, lokalisert i Chile. GRAVITY kombinerer lyset fra alle de fire 8,2 meter store teleskopene til ESOs Very Large Telescope (VLT) ved å bruke en teknikk som kalles interferometri. Denne teknikken er kompleks, «men til slutt får du bilder som er 20 ganger skarpere enn de fra de individuelle VLT-teleskopene alene, og bildene avslører hemmelighetene til det galaktiske senteret», sier Frank Eisenhauer fra MPE, hovedforsker ved GRAVITY.

«Å følge stjerner i nære baner rundt Sagittarius A* lar oss undersøke gravitasjonsfeltet rundt det nærmeste massive svarte hullet i universet, for å teste den generelle relativitetsteorien og bestemme egenskapene til det svarte hullet», forklarer Genzel. De nye observasjonene, kombinert med teamets tidligere data, bekrefter at stjernene følger baner nøyaktig som forutsagt av den generelle relativitetsteorien for objekter som beveger seg rundt et svart hull med masse 4,30 millioner ganger Solas masse. Dette er det mest nøyaktige estimatet av massen til Melkeveiens sentrale svarte hull til dags dato. Forskerne klarte også å finjustere avstanden til Sagittarius A*, og fant ut at den var 27 000 lysår unna.

For å ta de nye bildene, brukte astronomene en maskinlæringsteknikk, kalt Information Field Theory. De laget en modell av hvordan de virkelige kildene kan se ut, simulerte hvordan GRAVITY ville se dem, og sammenlignet denne simuleringen med GRAVITY-observasjoner. Dette tillot dem å finne og spore stjerner rundt Sagittarius A* med enestående dybde og nøyaktighet. I tillegg til GRAVITY-observasjonene, brukte teamet også data fra NACO og SINFONI, to tidligere VLT-instrumenter, samt målinger fra Keck Observatory og NOIRLabs Gemini Observatory i USA.

GRAVITY vil bli oppgradert senere dette tiåret til GRAVITY+, som også vil bli installert på ESOs VLTI og vil presse følsomheten ytterligere for å avsløre svakere stjerner enda nærmere det svarte hullet. Teamet tar sikte på å finne stjerner så nærme at banene deres vil føle gravitasjonseffektene forårsaket av det svarte hullets rotasjon. ESOs kommende Extremely Large Telescope (ELT), under bygging i den chilenske Atacamaørkenen, vil videre gjøre det mulig for teamet å måle hastigheten til disse stjernene med svært høy presisjon. «Med GRAVITY+ og ELTs krefter kombinert, vil vi kunne finne ut hvor raskt det svarte hullet spinner», sier Eisenhauer. «Ingen har klart det så langt.»

Mer informasjon

Denne forskningen ble presentert i to vitenskapelige artikler av GRAVITY-samarbeidet i Astronomy & Astrophysics. 

Teamet bak artikkelen «The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits» (doi:10.1051/0004-6361/202142465) består av: R. Abuter (European Southern Observatory, Garching, Germany [ESO]), A. Amorim (Universidade de Lisboa - Faculdade de Ciências, Portugal and Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal [CENTRA]),  M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany [MPE] and Department of Physics, University of Illinois, USA), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, France [IPAG] and ESO), H. Bonnet (ESO), G. Bourdarot (IPAG and MPE), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA]), V. Cardoso (CENTRA and CERN, Genève, Switzerland), Y. Clénet (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Meudon, France [LESIA]), Y. Dallilar (MPE), R. Davies (MPE), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University [Leiden], The Netherlands and MPE), J. Dexter (Department of Astrophysical & Planetary Sciences, JILA, Duane Physics Bldg.,University of Colorado [Colorado], Boulder, USA), A. Drescher (MPE), A. Eckart (1st Institute of Physics, University of Cologne, Germany [Cologne] and Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany), F. Eisenhauer (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal and CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Germany and MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE and Departments of Physics and Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]), G. Heißel (LESIA), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Cologne), 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 and 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 (Cologne), 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 and Cologne), and A. Young (MPE). 

Teamet bak artikkelen «Deep images of the Galactic Center with GRAVITY» (doi:10.1051/0004-6361/202142459) består av: R. Abuter (ESO), P. Arras (Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching, Germany and Department of Physics, Technical University Munich [TUM], Garching, Germany), M. Bauböck (MPE and Department of Physics, University of Illinois, USA), H. Bonnet (ESO), W. Brandner (MPIA), G. Bourdarot (IPAG and MPE), V. Cardoso (CENTRA and CERN), Y. Clénet (LESIA), P. T. de Zeeuw (Leiden and MPE), J. Dexter (Colorado and MPE), Y. Dallilar (MPE), A. Drescher (MPE), A. Eckart (Cologne and Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany), F. Eisenhauer (MPE), T. Enßlin (MPA), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal and CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Germany and MPE),  E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE and 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 (Cologne), 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 and MPE), S. Rabien (MPE), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE , O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Cologne), 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, Israel and MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici (MPE and Cologne), A. Young (MPE) and G. Zins (ESO).

European Southern Observatory (ESO) gjør det mulig for forskere over hele verden å oppdage universets hemmeligheter – til fordel for alle. Vi designer, bygger og drifter bakkeobservatorier i verdensklasse. Disse bruker astronomer til å takle spennende vitenskapelige spørsmål og spre fascinasjonen for astronomi, og fremme internasjonalt samarbeid innen astronomi. ESO ble etablert som en mellomstatlig organisasjon i 1962, og støttes i dag av 16 medlemsland (Østerrike, Belgia, Tsjekkia, Danmark, Frankrike, Finland, Tyskland, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Sverige, Sveits og Storbritannia), sammen med vertsstaten Chile og med Australia som strategisk partner. ESOs hovedkvarter og dets besøkssenter og planetarium, ESO Supernova, ligger nær München i Tyskland, mens den chilenske Atacama-ørkenen, et fantastisk sted med unike forhold for å observere himmelen, er vert for teleskopene våre. ESO driver tre observasjonssteder: La Silla, Paranal og Chajnantor. Hos Paranal driver ESO Very Large Telescope og Very Large Telescope Interferometer, samt to kartleggingsteleskoper: VISTA som observerer i infrarødt lys og VLT Survey Telescope for synlig lys. På Paranal vil ESO også være vertskap for og drifte Cherenkov Telescope Array South, verdens største og mest følsomme gammastrålingsobservatorium. Sammen med internasjonale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantor, to anlegg som observerer himmelen i millimeter- og submillimeterområdet. På Cerro Armazones, nær Paranal, bygger vi «verdens største øye mot himmelen» – ESOs Extremely Large Telescope. Fra våre kontorer i Santiago i Chile støtter vi våre operasjoner i landet og samarbeider med chilenske partnere og det chilenske samfunnet.

Linker

Kontakter

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

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

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

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

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

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

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2119 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.:eso2119nb
Navn:Black hole, Sagittarius A*
Type:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Very Large Telescope Interferometer
Instruments:GRAVITY

Bilder

ESOs VLTI-bilder av stjerner i sentrum av Melkeveien
ESOs VLTI-bilder av stjerner i sentrum av Melkeveien
Stjerner rundt Sagittarius A* i mars 2021
Stjerner rundt Sagittarius A* i mars 2021
Stjerner rundt Sagittarius A* i mai 2021
Stjerner rundt Sagittarius A* i mai 2021
Stjerner rundt Sagittarius A* i juni 2021
Stjerner rundt Sagittarius A* i juni 2021
Stjerner rundt Sagittarius A* i mars 2021juli
Stjerner rundt Sagittarius A* i mars 2021juli
Sentrum av Melkeveien
Sentrum av Melkeveien
Sagittarius A* i stjernebildet Skytten
Sagittarius A* i stjernebildet Skytten

Videoer

ESOcast Light 248: Se stjernene bevege seg rundt Melkeveiens sentrale svarte hull
ESOcast Light 248: Se stjernene bevege seg rundt Melkeveiens sentrale svarte hull
Animasjonssekvens av VLTI-bilder av stjerner rundt Melkeveiens sentrale svarte hull
Animasjonssekvens av VLTI-bilder av stjerner rundt Melkeveiens sentrale svarte hull
Zoom inn på det svarte hullet i sentrum av galaksen vår
Zoom inn på det svarte hullet i sentrum av galaksen vår