eso2208-eht-mwnb — Pressemelding

Astronomer avslører det første bildet av det svarte hullet i sentrum av galaksen vår

12. mai 2022

I dag, på samtidige pressekonferanser rundt om i verden, inkludert ved European Southern Observatory (ESO) hovedkvarter i Tyskland, har astronomer avduket det første bildet av det supermassive svarte hullet i sentrum av Melkeveien, vår egen galakse. Dette resultatet gir overveldende bevis på at objektet faktisk er et svart hull. Det gir også verdifulle ledetråder om hvordan slike supermassive svarte hull, som antas å befinne seg i sentrum av de fleste galakser, fungerer. Bildet ble produsert av et globalt forskerteam kalt Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, ved bruk av observasjoner fra et verdensomspennende nettverk av radioteleskoper.

Bildet gir et etterlengtet blikk på det massive objektet som befinner seg i sentrum av galaksen vår. Forskere har tidligere sett stjerner i bane rundt noe usynlig, kompakt og veldig massivt i sentrum av Melkeveien. Dette antydet sterkt at dette objektet – kjent som Sagittarius A* (Sgr A*, uttales «sadge-ay-stjerne») – er et svart hull, og dagens bilde gir det første direkte visuelle beviset på det.

Selv om vi ikke kan se selve det supermassive svarte hullet, fordi det er helt mørkt, er den glødende gassen rundt det svarte hullet en avslørende signatur: En mørk sentral region (kalt en skygge) omgitt av en lys ringlignende struktur. Dette nye bildet fanger lys som er bøyd av den kraftige gravitasjonskraften til det svarte hullet, som er fire millioner ganger mer massivt enn Sola.

«Vi ble overrasket over hvor godt størrelsen på ringen stemte overens med forutsigelser fra Einsteins generelle relativitetsteori», sa EHT-prosjektforsker Geoffrey Bower fra Institutt for astronomi og astrofysikk ved Academia Sinica i Taipei. «Disse enestående observasjonene har forbedret vår forståelse av hva som skjer i sentrum av galaksen vår betraktelig, og gir ny innsikt i hvordan disse supermassive svarte hullene samhandler med omgivelsene sine.» EHT-teamets resultater publiseres i dag i en spesialutgave av The Astrophysical Journal Letters.

Fordi det svarte hullet er omtrent 27 000 lysår unna Jorda, har det omtrent samme størrelse på himmelen som en smultring på Månen. For å avbilde det, satt teamet sammen det kraftfulle Event Horizon Telescope (EHT), som koblet sammen åtte eksisterende radioobservatorier over hele planeten for å danne et virtuelt teleskop på størrelse med Jorda [1]. EHT observerte Sgr A* over flere netter i 2017, og samlet inn data i mange timer på rad, på samme måte som å bruke en lang eksponeringstid på et kamera.

I tillegg til andre fasiliteter, inkluderer EHT-nettverket av radioobservatorier Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) i Atacama-ørkenen i Chile, som eies og samarbeides av ESO på vegne av sine medlemsland i Europa. Europa bidrar også til EHT-observasjonene med andre radioobservatorier: IRAM 30-Meter Telescope i Spania og siden 2018, NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) i Frankrike, samt en superdatamaskin for å kombinere EHT-data hos Max Planck Institutt for Radio Astronomy i Tyskland. Dessuten bidro Europa med finansiering til EHT-konsortiet gjennom tilskudd fra European Research Council og Max Planck Society i Tyskland.

«Det er veldig spennende for ESO å ha spilt en så viktig rolle i å avdekke mysteriene til svarte hull, og spesielt Sgr A*, over så mange år», kommenterte ESOs administrerende direktør, Xavier Barcons. «ESO bidro ikke bare til EHT-observasjonene gjennom ALMA- og APEX-fasilitetene, men muliggjorde også, sammen med sine andre observatorier i Chile, noen av de tidligere banebrytende observasjonene av det galaktiske senteret.» [3]

Det nye EHT-resultatet etterfølger samarbeidets 2019-utgivelse av det første bildet noen sinne av et svart hull, kalt M87*, i sentrum av den fjernere galaksen Messier 87.

De to svarte hullene ser bemerkelsesverdig like ut, selv om Melkeveiens svarte hull er mer enn tusen ganger mindre og har mindre masse enn M87* [2]. «Vi har to helt forskjellige typer galakser og to svarte hull med veldig forskjellige masser, men nær kanten av disse svarte hullene ser de utrolig like ut», sier Sera Markoff, medformann i EHT Science Council og professor i teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Amsterdam i Nederland. «Dette forteller oss at den generelle relativitetsteorien styrer disse objektene på nært hold, og eventuelle forskjeller vi ser lenger ut må skyldes forskjeller i materialet som omgir de svarte hullene.»

Dette nye resultatet var betydelig vanskeligere å oppnå enn for M87*, selv om Sgr A* er mye nærmere oss. EHT-forsker Chi-kwan ('CK') Chan, fra Steward Observatory og Department of Astronomy and Data Science Institute ved University of Arizona i USA, forklarer: «Gassen i nærheten av de svarte hullene beveger seg med samme hastighet — nesten like raskt som lyset — rundt både Sgr A* og M87*. Men mens gassen bruker dager til uker på å gå i bane rundt den større M87*, fullfører den en bane på få minutter rundt den mye mindre Sgr A*. Dette betyr at lysstyrken og mønsteret til gassen rundt Sgr A* endret seg raskt mens EHT Collaboration observerte det – det ble litt som å prøve å ta et klart bilde av en valp som raskt jager halen sin.»

Forskerne måtte utvikle sofistikerte nye verktøy som inkluderte gassbevegelsen rundt Sgr A*. Mens M87* var et enklere, mer stødig mål, hvor nesten alle bilder så like ut, var ikke dette tilfellet for Sgr A*. Bildet av det svarte hullet Sgr A* er et gjennomsnitt av de forskjellige bildene teamet tok ut, og avslører endelig kjempen som lurer i sentrum av galaksen vår for første gang.

Resultatet var mulig som følge av oppfinnsomheten til mer enn 300 forskere fra 80 institutter rundt om i verden som til sammen utgjør EHT-samarbeidet. I tillegg til å utvikle komplekse verktøy for å overvinne utfordringene med å avbilde Sgr A*, jobbet teamet nøye i fem år, og brukte superdatamaskiner for å kombinere og analysere dataene deres, samtidig som de lagde et enestående bibliotek av simulerte svarte hull for å sammenligne observasjonene med.

Forskere er spesielt glade for å endelig ha bilder av to svarte hull i svært forskjellige størrelser, som gir muligheten til å forstå hva som er likt og forskjellig ved dem. De har også begynt å bruke de nye dataene til å teste teorier og modeller for hvordan gass oppfører seg rundt supermassive svarte hull. Denne prosessen er ennå ikke forstått fullt ut, men antas å spille en nøkkelrolle i dannelsen og utviklingen av galakser.

«Nå kan vi studere forskjellene mellom disse to supermassive svarte hullene for å få verdifulle nye ledetråder om hvordan denne viktige prosessen fungerer», sa EHT-forsker Keiichi Asada fra Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica i Taipei. «Vi har bilder av to svarte hull – ett i den store enden av skalaen og ett i den lille enden av skalaen av supermassive svarte hull i universet – så vi kan gå mye lenger enn før med å teste hvordan gravitasjonskraften oppfører seg i disse ekstreme miljøene.»

Fremgangen til EHT fortsetter: En stor observasjonskampanje i mars 2022 inkluderte flere teleskoper enn noen gang før. Den pågående utvidelsen av EHT-nettverket og betydelige teknologiske oppgraderinger vil gjøre det mulig for forskere å dele enda mer imponerende bilder, så vel som filmer, av svarte hull i nær fremtid.

Fotnoter

[1] De individuelle teleskopene som var involvert i EHT i april 2017, da observasjonene ble utført, var: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), IRAM 30-meter Telescope, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), Submillimeter Array (SMA), UArizona Submillimeter Telescope (SMT), South Pole Telescope (SPT). Siden den gang har EHT lagt til Greenland Telescope (GLT), NORthern Extended Millimeter Array (NOEMA) og UArizona 12-meter Telescope på Kitt Peak til sitt nettverk.

ALMA er et partnerskap mellom European Southern Observatory (ESO; Europa, som representerer dets medlemsland), U.S. National Science Foundation (NSF), og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan, sammen med National Research Council (Canada), Ministry of Science and Technology (MOST; Taiwan), Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA; Taiwan) og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI; Republikken Korea), i samarbeid med Republikken Chile. Joint ALMA Observatory drives av ESO, Associated Universities, Inc./National Radio Astronomy Observatory (AUI/NRAO) og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). APEX, et samarbeid mellom Max Planck Institute for Radio Astronomy (Tyskland), Onsala Space Observatory (Sverige) og ESO, drives av ESO. 30-meter Telescope drives av IRAM (IRAM-partnerorganisasjonene er MPG [Tyskland], CNRS [Frankrike] og IGN [Spania]). JCMT drives av East Asian Observatory på vegne av National Astronomical Observatory of Japan; ASIAA; KASI; National Astronomical Research Institute of Thailand; Center for Astronomical Mega-Science og organisasjoner i Storbritannia og Canada. LMT drives av INAOE og UMass, SMA drives av Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian og ASIAA og UArizona SMT drives av University of Arizona. SPT drives av University of Chicago med spesialisert EHT-instrumentering levert av University of Arizona.

Greenland Telescope (GLT) drives av ASIAA og Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). GLT er en del av ALMA-Taiwan-prosjektet, og støttes delvis av Academia Sinica (AS) og MOST. NOEMA drives av IRAM og UArizona 12-meter Telescope ved Kitt Peak drives av University of Arizona.

[2] Svarte hull er de eneste objektene vi vet om hvor massen skaleres med størrelsen. Et svart hull som er tusen ganger mindre enn et annet, er også tusen ganger mindre massivt.

[3] Et sterkt grunnlag for tolkningen av dette nye bildet ble gitt av tidligere forskning utført på Sgr A*. Astronomer har kjent den lyse, tette radiokilden i sentrum av Melkeveien i retning av stjernebildet Skytten siden 1970-tallet. Ved å måle banene til flere stjerner svært nær vårt galaktiske senter over en periode på 30 år, kunne teamet ledet av Reinhard Genzel (direktør ved Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching nær München i Tyskland) og Andrea M. Ghez (professor) ved Department of Physics and Astronomy ved University of California i Los Angeles i USA) konkludere med at den mest sannsynlige forklaringen på et objekt med denne massen og tettheten er et supermassivt svart hull. ESOs fasiliteter (inkludert Very Large Telescope og Very Large Telescope Interferometer) og Keck Observatory ble brukt til å utføre denne forskningen, som delte Nobelprisen i fysikk i 2020.

Mer informasjon

Denne forskningen ble presentert i seks artikler publisert i dag i The Astrophysical Journal Letters.

EHT-samarbeidet involverer mer enn 300 forskere fra Afrika, Asia, Europa, Nord- og Sør-Amerika. Det internasjonale samarbeidet tar sikte på å ta de mest detaljerte bildene av svarte hull som noen gang er oppnådd ved å lage et virtuelt teleskop på størrelse med Jorda. Som følge av betydelig internasjonal innsats, kobler EHT sammen eksisterende teleskoper ved å bruke nye teknikker – og skaper et fundamentalt nytt instrument med den høyeste vinkeloppløsningskraften som ennå er oppnådd.

EHT-konsortiet består av 13 interessentinstitutter: 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.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er et internasjonalt samarbeid mellom ESO, det amerikanske National Science Foundation (NSF), National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan samt vertsnasjonen Chile. ALMA finansieres av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av NSF i samarbeid med National Research Council (NRC) i Canada og National Science Council (NSC) i Taiwan, og av NINS i samarbeid med Academia Sinica (AS) i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Byggingen og driften av ALMA ledes av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som styres av Associated Universities Inc. (AUI), på vegne av Nord-Amerika, og av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) på vegne av Øst-Asia. Joint ALMA Observatory (JAO) står for den overordnede ledelse og administrasjon av byggefasen, oppstart og drift av ALMA.

Atacama Pathfinder Experiment (APEX) er et teleskop med en diameter på 12 meter, og som observerer i millimeter- og submillimeter-bølgelengder – mellom infrarødt lys og radiobølger. ESO driver APEX på et av de høyeste observasjonsstedene på Jorda, i en høyde av 5100 meter på Chajnantor-platået i Atacama-regionen i Chile. Teleskopet er et samarbeid mellom Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) og 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

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

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

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 eso2208-eht-mw 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.:eso2208-eht-mwnb
Navn:Milky Way Galactic Centre
Type:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment

Bilder

Det første bildet av vårt svarte hull
Det første bildet av vårt svarte hull
Sammensetningen av bildet av det svarte hullet i sentrum av Melkeveien
Sammensetningen av bildet av det svarte hullet i sentrum av Melkeveien
Melkeveien og plasseringen av det sentrale svarte hullet sett fra ALMA
Melkeveien og plasseringen av det sentrale svarte hullet sett fra ALMA
Sammenligning av de to første bildene av svarte hull
Sammenligning av de to første bildene av svarte hull
Sammenligning av størrelsene på to svarte hull: M87* and Sagittarius A*
Sammenligning av størrelsene på to svarte hull: M87* and Sagittarius A*
Montasje av EHT-observatoriene (dag)
Montasje av EHT-observatoriene (dag)
Montasje av EHT-observatoriene (natt)
Montasje av EHT-observatoriene (natt)
Det første bildet av vårt svarte hull (med bredere bakgrunn)
Det første bildet av vårt svarte hull (med bredere bakgrunn)
Beliggenheten til teleskopene som utgjør EHT-nettverket
Beliggenheten til teleskopene som utgjør EHT-nettverket
EHT – et jordomspennende nettverk
EHT – et jordomspennende nettverk
Månen og Melkeveibåndet
Månen og Melkeveibåndet
ALMA og sentrum av Melkeveien
ALMA og sentrum av Melkeveien
APEX peker mot himmelen
APEX peker mot himmelen
APEX og snødekte Chajnantor
APEX og snødekte Chajnantor
Anatomien til et svart hull
Anatomien til et svart hull
Sentrum av Melkeveien
Sentrum av Melkeveien
Sagittarius A* i stjernebildet Skytten
Sagittarius A* i stjernebildet Skytten

Videoer

Hva som skal til for å avbilde et svart hull
Hva som skal til for å avbilde et svart hull
Møt Sgr A*: Zoom inn på det svarte hullet i sentrum av galaksen vår
Møt Sgr A*: Zoom inn på det svarte hullet i sentrum av galaksen vår
Sammenligning av størrelsene på to svarte hull: M87* and Sagittarius A*
Sammenligning av størrelsene på to svarte hull: M87* and Sagittarius A*
Europeisk infrastruktur involvert i EHT-samarbeidet
Europeisk infrastruktur involvert i EHT-samarbeidet
Videomontasje av EHT-observatoriene
Videomontasje av EHT-observatoriene
EHT – et jordomspennende nettverk
EHT – et jordomspennende nettverk
Størrelse tilsvarende skyggen til Sagittarius A*
Størrelse tilsvarende skyggen til Sagittarius A*
Animasjon av EHTs nettverk av radioteleskoper
Animasjon av EHTs nettverk av radioteleskoper
Animasjon av Melkeveien
Animasjon av Melkeveien
Grupperinger og gjennomsnitt av bilder av Sagittarius A*
Grupperinger og gjennomsnitt av bilder av Sagittarius A*