Pressmeddelande

Dansande stjärna bekräftar Einsteins teori

16 april 2020, Skurup

Observationer med ESO:s Very Large Telescope (VLT) har för första gången visat att en stjärna i omloppsbana kring det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum rör sig precis som förutsägs av Einsteins allmänna relativitetsteori. Stjärnan rör sig i en rosettliknande bana, inte en ellips som i Newtons gravitationsteori. Detta efterlängtade resultat var möjligt tack vare allt mer exakta observationer under de senaste 30 åren.

Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori är banorna kring ett massivt objekt inte slutna, som i Newtons gravitationsteori, utan rör sig framåt i banplanet. Denna välkända effekt, som först kunde ses i planeten Merkurius bana runt solen, utgjorde det första beviset för den allmänna relativitetsteorin. Hundra år senare har vi nu kunnat detektera samma effekt i rörelsen hos en stjärna runt den kompakta radiokällan Sagittarius A* i Vintergatans centrum.

"Detta observationella genombrott stärker indicierna för att Sagittarius A* är ett supermassivt svart hål med en massa som är 4 miljoner gånger större än solens" säger Reinhard Genzel, föreståndare för Max Planckinstitutet för extraterrest fysik (MPE) i Garching, Tyskland, och upphovspersonen till det 30 år långa forskningsprojekt som har lett fram till resultatet.

Sagittarius A*, och den täta hop med stjärnor som kretsar kring den, ligger på 26 000 ljusårs avstånd från solen. Objektet utgör ett unikt laboratorium för att studera extrem fysik i en tidigare outforskad gravitationsregim. En av stjärnorna i hopen, S2, rör sig så nära som 20 miljarder kilometer (120 gånger avståndet mellan jorden och solen) från det svarta hålet och är en av de stjärnor som kommer närmast. Omloppstiden för S2 är 16 år och vid den närmaste punkten rör sig stjärnan med nästan 3 procent av ljushastigheten. "Efter att ha följt stjärnans rörelse under mer än 25 års tid ser vi nu att de extremt noggranna observationerna påvisar S2:s Schwarzschildprecession runt Sagittarius A*" säger Stefan Gliesen vid MPE, som ledde analysen av observationerna som publiceras i dag i Astronomy Astrophysics.

De flesta stjärnor och planeter har ickecirkulära banor och rör sig därför på olika avstånd från de objekt de går i omlopp kring. S2:s bana precesserar, vilket innebär att positionen för den punkt i banan där stjärnan är närmast det svarta hålet förflyttas för varje varv. Därmed roterar banan långsamt och stjärnan rör sig i en rosettformad rörelse. Storleken på denna precession enligt den allmänna relativitetsteorin och observationerna stämmer mycket väl överens. Effekten kallas Schwarzschildprecession och har aldrig tidigare observerats för en stjärna i omloppsbana kring ett supermassivt svart hål.

Observationerna med ESO:s VLT ger också astronomerna möjlighet att lära sig mer om området kring det svarta hålet. "Eftersom stjärnans rörelse följer den allmänna relativitetsteorins förutsägelse så väl kan vi sätta hårda gränser för hur mycket osynligt material, som mörk materia eller mindre svarta hål, som kan finnas runt Sagittarius A*. Detta är av stort intresse för att förstå hur supermassiva svarta hål bildas och utvecklas" säger Guy Perrin och Karine Perrault, ledare för den franska delen av forskarlaget.

Resultatet är kulmen på 27 års observationer av stjärnan S2 med olika instrument på ESO:s VLT i Atacamaöknen i Chile. Forskarna gjorde över 330 positionsbestämningar av stjärnan med hjälp av de tre instrumenten GRAVITY, SINFONI och NACO. Den långa observationstiden var nödvändig för att kunna följa stjärnans rörelse i sin helhet runt det svarta hålet.

Forskningen utfördes av ett internationellt forskarlag under ledning av Frank Eisenhauer vid MPE med deltagare från Frankrike, Portugal, Tyskland och ESO. Forskarna utgör GRAVITY-kollaborationen, namngiven efter ett instrument som de konstruerade för VLT:s interferometer. Denna samlar ljuset från de fyra 8-metersteleskopen för att skapa ett superteleskop med en diameter motsvarande 130 meter. Samma forskarlag rapporterade 2018 en annan effekt som förutsades av den allmänna relativitetsteorin, nämligen att ljuset från S2 förskjuts mot längre (rödare) våglängder när stjärnan passerar nära Sagittarius A*. 

"Vårt tidigare resultat visade att ljuset som sänds ut från stjärnan följer de effekter som förutsägs av den allmänna relativitetsteorin. Nu har vi visat att också stjärnan känner av samma effekter" säger Paulo Garcia, astronom vid Portugals Centrum för astrofysik och gravitation och en av forskningsledarna för GRAVITY-projektet.

Forskarna tror att de med hjälp av det kommande Extremely Large Telescope kommer att kunna se mycket svagare stjärnor som rör sig ännu närmare det supermassiva svarta hålet. "Med lite tur kan vi fånga stjärnor som passerar så nära att de känner av det svarta hålets spinn, alltså dess rotationsrörelse" säger Andreas Eckart från Kölns universitet, även han forskningsledare i projektet. Detta skulle innebära att astronomerna kan bestämma de två storheter, spinn och massa, som karaktäriserar Sagittarius A* och som bestämmer beskaffenheten på rummet och tiden runt det svarta hålet. "Detta skulle innebära ytterligare en helt ny nivå i vår möjlighet att testa de relativistiska effekterna" säger Eckhart.

Mer information

Denna forskning presenteras i artikeln “Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole” som publiceras i Astronomy & Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/202037813).

GRAVITY-kollaborationen utgörs av R. Abuter (European Southern Observatory, Garching, Tyskloch [ESO]), A. Amorim (Universidade de Lisboa - Faculdade de Ciências, Portugal och Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal [CENTRA]), M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskloch [MPE]), J.P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Frankrike [IPAG] och ESO), H. Bonnet (ESO), W. Brochner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskloch [MPIA]), V. Cardoso (CENTRA och CERN, Genève, Schweiz), Y. Clénet (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Meudon, Frankrike [LESIA], P.T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Nederländerna och MPE), J. Dexter (Department of Astrophysical & Planetary Sciences, JILA, Duane Physics Bldg.,University of Colorado, Boulder, USA och MPE), A. Eckart (1st Institute of Physics, University of Cologne, Tyskloch [Köln] och Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskloch), F. Eisenhauer (MPE), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal och CENTRA), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE, Departments of Physics och Astronomy, Le Conte Hall, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), M. Habibi (MPE), X. Haubois (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Köln), 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), M. Nowak (Institute of Astronomy, Cambridge, UK och LESIA), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (ESO, MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), J. Shangguan (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE), O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Köln), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (Department of Particle Physics & Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel och MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO) och S. Yazici (MPE, Köln).

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Kontakter

Reinhard Genzel
Director, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3280
E-post: genzel@mpe.mpg.de

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

Frank Eisenhauer
Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3563
Mobil: +49 162 3105080
E-post: eisenhau@mpe.mpg.de

Paulo Garcia
Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto and Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal
Porto, Portugal
Mobil: +351 963235785
E-post: pgarcia@fe.up.pt

Karine Perraut
IPAG of Université Grenoble Alpes/CNRS
Grenoble, France
E-post: karine.perraut@univ-grenoble-alpes.fr

Guy Perrin
LESIA – Observatoire de Paris - PSL
Meudon, France
E-post: guy.perrin@observatoiredeparis.psl.eu

Andreas Eckart
1st Institute of Physics, University of Cologne
Cologne, Germany
Tel: +49 221 470 3546
E-post: eckart@ph1.uni-koeln.de

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2006 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:eso2006sv
Namn:Sgr A*
Typ:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Very Large Telescope, Very Large Telescope Interferometer
Instruments:GRAVITY, NACO, SINFONI
Science data:2020A&A...636L...5G

Bilder

Konstnärlig gestaltning av Schwarzschildprecession
Konstnärlig gestaltning av Schwarzschildprecession
Stjärnbanor kring det svarta hålet i Vintergatans centrum
Stjärnbanor kring det svarta hålet i Vintergatans centrum
Vidvinkelbild av Vintergatans centrum
Vidvinkelbild av Vintergatans centrum
Sagittarius A* i stjärnbilden Skytten
Sagittarius A* i stjärnbilden Skytten

Videor

ESOcast 219 Light: Stjärndans kring ett supermassivt svart hål
ESOcast 219 Light: Stjärndans kring ett supermassivt svart hål
Animation av presessionseffekten i S2:s bana
Animation av presessionseffekten i S2:s bana
Inzoomning mot Vintergatans centrum
Inzoomning mot Vintergatans centrum
Stjärnan S2 gör en närpassage av det svarta hålet i Vintergatans centrum
Stjärnan S2 gör en närpassage av det svarta hålet i Vintergatans centrum
Intervju med Reinhard Genzel (engelska)
Intervju med Reinhard Genzel (engelska)
Intervju med Reinhard Genzel (tyska)
Intervju med Reinhard Genzel (tyska)
Another artist’s impression of S2’s precession effect
Another artist’s impression of S2’s precession effect
text på engelska

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

  • First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
  • Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.

As for their duration, cookies can be:

  • Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
  • Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.