Komunikat prasowy

Udane pierwsze obserwacje centrum Galaktyki za pomocą GRAVITY

23 czerwca 2016

Europejski zespół astronomów użył nowego instrumentu GRAVITY, na należącym do ESO teleskopie VLT, w celu wykonania interesujących obserwacji centrum Drogi Mlecznej, poprzez połączenie po raz pierwszy światła z czterech 8,2-metrowych Teleskopów Głównych. Wyniki te stanowią zapowiedź rewolucyjnych odkryć naukowych, których będzie dostarczać GRAVITY, gdy będzie badać ekstremalnie silne pola grawitacyjne w pobliżu supermasywnej czarnej dziury i testować ogólną teorię względności Einsteina.

Europejski zespół astronomów użył nowego instrumentu GRAVITY na należącym do ESO teleskopie VLT w celu wykonania interesujących obserwacji centrum Drogi Mlecznej, poprzez połączenie po raz pierwszy światła z czterech 8,2-metrowych Teleskopów Głównych. Wyniki te stanowią zapowiedź rewolucyjnych odkryć naukowych, których będzie dostarczać GRAVITY, gdy będzie badać ekstremalnie silne pola grawitacyjne w pobliżu supermasywnej czarnej dziury i testować ogólną teorię względności Einsteina.

Instrument GRAVITY działa obecnie na czterech 8,2-metrowych Teleskopach Głównych wchodzących w skład Very Large Telescope (VLT). Patrząc na wstępne testowe wyniki wiadomo, że wkrótce będzie dostarczać światowej klasy rezultaty naukowe.

GRAVITY jest częścią Interferometru VLT. Łącząc światło z czterech teleskopów może uzyskać rozdzielczość przestrzenną i precyzję pomiaru taką, jak teleskop o średnicy 130 metrów. Odpowiednie zyski w zdolności rozdzielczej i dokładności pozycyjnej — lepiej o czynnik 15 w stosunku do pojedynczego 8,2-metrowego Teleskopu Głównego VLT — pozwolą GRAVITY na dokonywanie niesamowicie dokładnych pomiarów obiektów astronomicznych.

Jednym z głównych celów GRAVITY są dokładne obserwacje otoczenia czarnej dziury o masie 4 milionów mas Słońca w samym centrum Drogi Mlecznej [1]. Pomimo tego, że pozycja i masa czarnej dziury jest znana od 2002 roku, to dokonanie precyzyjnych pomiarów ruchów gwiazd krążących po orbitach wokół czarnej dziury, pozwoli astronomom zbadać pole grawitacyjne wokół niej w niespotykanych detalach, umożliwiając unikatowy test ogólnej teorii względności Einsteina.

Pod tym względem pierwsze obserwacje za pomocą GRAVITY są bardzo ekscytujące. Zespół GRAVITY [2] użył instrumentu do obserwacji gwiazdy znanej jako S2, na jej orbicie wokół czarnej dziury w centrum naszej galaktyki z okresem zaledwie 16 lat. Testy te są imponującą demonstracją czułości GRAVITY, gdyż udało się zobaczyć te słabą gwiazdę po zaledwie kilku minutach obserwacji.

Wkrótce zespół będzie także w stanie uzyskać ultraprecyzyjne pozycje orbitujących gwiazd, odpowiadające pomiarom pozycji obiektów na Księżycu z precyzją centymetrową. Pozwoli to na ustalenie czy ruchy wokół czarnej dziury zachodzą zgodnie z przewidywaniami ogólnej teorii względności Einsteina – czy też nie. Nowe obserwacje pokazują, że centrum Galaktyki to idealne laboratorium.

"Dla całego zespołu była to fantastyczna chwila, gdy światło od gwiazdy po raz pierwszy uległo interferencji - po ośmiu latach ciężkiej pracy" mówi główny naukowiec GRAVITY, Frank Eisenhauer z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics w Garching (Niemcy). "Najpierw w sposób aktywny ustabilizowaliśmy interferencję na bliskiej jasnej gwieździe, a już kilka minut później mogliśmy zobaczyć interferencję od słabej gwiazdy - przybiliśmy wiele piątek". Na pierwszy rzut oka, zarówno gwiazda odniesienia, jak i gwiazda orbitująca nie posiadają masywnych towarzyszy, których obecność skomplikowałaby obserwacje i analizy. "Są idealne do testu" wyjaśnił Eisenhauer.

Doniesienia o sukcesie nie nadeszły za wcześnie. W 2018 roku gwiazda S2 znajdzie się najbliżej czarnej dziury, w odległości zaledwie 17 lat świetlnych, podróżując prawie 30 milionów kilometrów na godzinę, czyli 2,5% prędkości światła. W tej odległości efekty wynikające z ogólnej teorii względności powinny być najbardziej uwypuklone, a obserwacje GRAVITY dadzą ich najważniejsze wyniki [3]. Taka okazje nie powtórzy się przez kolejne 16 lat.

Uwagi

[1] Centrum Drogi Mlecznej, naszej rodzimej galaktyki, znajduje się na niebie w gwiazdozbiorze Strzelca i jest odległe o około 25 000 lat świetlnych od Ziemi.

[2] Konsorcjum GRAVITY obejmuje: Max Planck Institutes for Extraterrestrial Physics (MPE) and Astronomy (MPIA), LESIA of Paris Observatory and IPAG of Université Grenoble Alpes/CNRS, University of Cologne, Centro Multidisciplinar de Astrofísica Lisbon and Porto (SIM) oraz ESO.

[3] Zespół będzie w stanie po raz pierwszy zmierzyć efekty relatywistyczne dotyczące gwiazd okrążających masywną czarną dziurę – poczerwienienie grawitacyjny (grawitacyjny redshift) oraz precesję perycentrum. Poczerwienienie powstaje ponieważ światło od gwiazdy aby uciec na zewnątrz musi poruszać się na przekór silnemu polu grawitacyjnemu masywnej czarnej dziury. Gdy to czyni, traci energię, co manifestuje się w poczerwienieniu światła. Drugi z efektów dotyczy gwiazy znajdującej się na orbicie i prowadzi do odchyłki od idealnej elipsy. Orientacja elipsy rotuje o około pół stopnia w płaszczyźnie orbity gdy gwiazda przechodzi blisko czarnej dziury. Ten sam efekt został zaobserwowany w przypadku Merkurego okrążającego Słońce – w tym przypadku jest 50 razy słabszy niż w ekstremalnej bliskości czarnej dziury. Większa odległość powoduje, że znacznie trudniej go zaobserwować w centrum Galaktyki niż w Układzie Słonecznym.

Linki

• Pierwsze światło GRAVITY (ESO)
• Pierwsze światło GRAVITY (MPE)
• Strona internetowa instrumentu GRAVITY (ESO)
• Strona internetowa instrumentu GRAVITY (MPE)
• Orbity gwiazd wokół centrum Galaktyki (ESO)
• Orbity gwiazd wokół centrum Galaktyki (MPE)

Kontakt

Frank Eisenhauer
GRAVITY Principal Investigator, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching, Germany
Tel.: +49 (89) 30 000 3563
E-mail: eisenhau@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Hannelore Hämmerle
Public Information Officer, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching, Germany
Tel.: +49 (89) 30 000 3980
E-mail: hannelore.haemmerle@mpe.mpg.de

Krzysztof Czart (press contact Polska)
ESO Science Outreach Network and Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
Email: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych