Pressmeddelande

Nya bilder visar stjärndansen kring Vintergatans supermassiva svarta hål

14 december 2021, Skurup

Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope Interferometer (ESO:s VLTI) har tagit de djupaste och skarpaste bilderna hittills av området kring det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum. De nya bilderna är 20 gånger skarpare än vad som var möjligt innan VLTI och har avslöjat en tidigare okänd stjärna nära det svarta hålet. Genom att följa stjärnornas rörelser har astronomerna kunnat göra en ny och mycket noggrann bestämning av det supermassiva hålets massa.

“Vi vill lära oss mer om det svarta hålet i Vintergatans centrum, Sagittarius A*. Hur stor massa har det? Roterar det? Beter sig stjärnorna i närheten som Einsteins relativitetsteori förutsäger? Det bästa sättet att svara på dessa frågor är att följa stjärnor i banor kring det supermassiva svarta hålet. Nu har vi gjort det med ännu större precision än vad som varit möjligt tidigare” säger Reinhard Genzel, chef vid Max Planckinstitutet för extraterrest fysik (MPE) i Garching, Tyskland, och mottagare av nobelpriset i fysik 2020 för sin forskning om Sagittarius A*.

 

De senaste forskningsresultaten från det 30 år långa projektet för att följa stjärnrörelserna kring Vintergatans centrum presenteras i dag av Genzel och hans forskarlag i två artiklar i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

 

För att kunna hitta fler stjärnor närmare det svarta hålet har forskarlaget, känt som GRAVITY- kollaborationen, utvecklat en ny analysteknik som producerat de skarpaste bilderna hittills av Vintergatans centrum. “VLTI ger oss en makalös vinkelupplösning vilket gör att vi kan se skarpare än någonsin. Vi är imponerade av detaljrikedomen och alla de stjärnor som avslöjas kring det svarta hålet” säger Julia Stadler vid MPE, som ledde arbetet med att ta bilder av området under sin tid på institutet. De upptäckte även en tidigare okänd stjärna, S300, i bana kring Sagittarius A* med detta kraftfulla instrument.

 

Med de senaste observationerna, som utfördes mellan maj och juli 2021, koncentrerade sig forskarna på området närmast det svarta hålet där stjärnorna rör sig snabbast. Här finns den tidigare rekordinnehavaren, S29, som passerade närmast hålet i maj 2021 på ett avstånd av 13 miljarder kilometer eller 90 gånger avståndet mellan jorden och solen. Hastigheten var då 8740 kilometer per sekund, högre än vad som observerats för någon annan stjärna kring det svarta hålet.

 

Mätningarna var möjliga tack vare det unika GRAVITY-instrumentet som forskarlaget konstruerade för ESO:s VLTI i Chile. GRAVITY kombinerar ljuset från de fyra 8,2-metersteleskopen i Very Large Telescope (VLT) med hjälp av interferometri. Tekniken är komplex, “men ger bilder som är 20 gånger skarpare än de som tas med ett enstaka VLT-teleskop” säger Frank Eisenhauer från MPE som är forskningsledare för GRAVITY.

 

Genom att följa stjärnor i banor kring Sagittarius A* kan vi med mycket hög noggrannhet kartlägga gravitationsfältet kring det närmaste massiva svarta hålet för att bestämma dess massa och testa förutsägelserna av relativitetsteorin” förklarar Genzel. De nya observationerna kombinerades med de tidigare vilket bekräftade att stjärnorna rör sig kring ett svart hål som är 4,30 miljoner gånger tyngre än solen. Mätningen är den mest exakta av det svarta hålets massa som gjorts. Forskarna kunde också förbättra kunskapen om avståndet till Sagittarius A*, som bestämdes till 27 000 ljusår.

 

För att erhålla de nya bilderna utnyttjade astronomerna en maskininlärningsteknik som kallas Information Field Theory. De skapade en modell av hur källorna kring det svarta hålet borde se ut, simulerade GRAVITY:s bild av dem och jämförde simuleringen med GRAVITY:s observationer. Detta gjorde det möjligt att följa stjärnorna kring Sagittarius A* med tidigare ouppmådd precision. Utöver observationerna med GRAVITY användes också data från NACO och SINFONI, två tidigare VLT-instrument, såväl som observationer med Keckobservatoriet och Geminiobservatoriet i USA.

 

GRAVITY-instrumentet ska senare under detta årtionde uppgraderas till GRAVITY+ som även detta kommer att installeras på ESO:s VLTI. GRAVITY+ kan med sin högre känslighet avslöja svagare stjärnor ännu närmare det svarta hålet och forskarlaget hoppas att någon passerar så nära att effekterna av hålets rotation blir observerbara. ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), som nu byggs i den chilenska Atacamaöknen, kommer göra ännu känsligare mätningar av deras hastigheter. “Med de kombinerade krafterna hos GRAVITY+ och ELT kommer vi att kunna ta reda på hur snabbt det svarta hålet roterar” säger Eisenhauer. “Ingen har hittills lyckas mäta detta.”

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i två artiklar av GRAVITY-kollaborationen i Astronomy & Astrophysics.

 

Forskarlaget bakom artikeln “The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits” (doi:10.1051/0004-6361/202142465) utgörs av R. Abuter (European Southern Observatory, Garching, Tyskland [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, Tyskland [MPE] och Department of Physics, University of Illinois, USA), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Frankrike [IPAG] och ESO), H. Bonnet (ESO), G. Bourdarot (IPAG och MPE), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland [MPIA]), V. Cardoso (CENTRA och CERN, Genève, Switzerland), Y. Clénet (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Meudon, Frankrike [LESIA]), Y. Dallilar (MPE), R. Davies (MPE), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University [Leiden], Nederländerna och 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, Tyskland [Köln] och Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland), F. Eisenhauer (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal och CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Tyrskland och MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE och 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 (Köln), 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 och 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 (Köln), 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 och Köln) och A. Young (MPE).

 

Forskarlaget bakom artikeln “Deep images of the Galactic Center with GRAVITY” (doi:10.1051/0004-6361/202142459) utgörs av R. Abuter (ESO), P. Arras (Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching, Tyskland och Department of Physics, Technical University Munich [TUM], Garching, Tyskland), 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 (Köln och Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland), F. Eisenhauer (MPE), T. Enßlin (MPA), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal och CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Tyskland och MPE),  E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE och 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 (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), 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 (Köln), 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 och MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici (MPE och Köln), A. Young (MPE) och G. Zins (ESO).

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer. Där finns även två kartläggningsteleskop: VISTA som arbetar i infrarött ljus och VLT Survey Telescope som observerar i synligt ljus. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartikel 1
• Forskningsartikel 2
• Foton på VLT/VLTI
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

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

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

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

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

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2119 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.