Pressemeddelelse

Måling af Monstret i midten af Mælkevejen

GRAVITY-instrumentet og VLT udspionerer det sorte hul i galaksens centrum

23. juni 2016

De meget stærke tyngdefelter omkring det sorte hul i Mælkevejens centrum kan bruges til at teste Einsteins generelle relativitetsteori. Værktøjet til at gøre det, er nu klart til brug. Det er det nye instrument GRAVITY, som er monteret ved ESOs Very Large Telescope, hvor lyset fra alle fire 8,2 meter teleskoper kobles sammen for første gang. De første resultater giver blod på tanden for den fremtidige udforskning af centralområdet i vores egen galakse, Mælkevejen.

Instrumentet GRAVITY er koblet til alle fire 8,2 meter Unit-teleskoper, som udgør ESOs Very Large Telescope (VLT) på Paranalbjerget i Chile. De første testresultater lover godt for fremtidig forskning i verdensklasse.

GRAVITY en en del af VLT Interferometeret. Når man kombinerer lyset fra alle fire store teleskoper på den rigtige måde, kan man opnå den samme opløsningsevne og præcision i målingerne af stjernepositioner, som hvis man havde brugt et enkelt teleskop med en diameter på 130 meter. Gevinsten i opløsningsevne er en faktor 15 i forhold til, hvad et enkelt af de fire 8,2 m teleskoper kunne præstere.

Et af de vigtigste mål med GRAVITY er at kunne observere de nærmeste omgivelser omkring det sorte hul, med en masse på 4 millioner Sole, som befinder sige lige i Mælkevejens centrum[1]. Massen og positionen for det sorte hul har været kendt siden 2002, men med det nye GRAVITY instrument kan forskerne helt præcist måle bevægelserne for de stjerner, som kredser tæt inde om det sorte hul. Med GRAVITY kan astronomerne kortlægge tyngdefeltet omkring det sorte hul langt bedre end hidtil, og det vil give mulighed for at afprøve Einsteins generelle relativitetsteori.

Set i den sammenhæng, er de første observationer med GRAVITY allerede meget spændende. Instumentet er brugt af forskerholdet[2] til at observere den stjerne, som kaldes S2, og som har en omløbstid om det sorte hul i vores galakses centrum på bare 16 år. Den svage stjerne kunne ses efter bare få minutters observationstid.

Snart kan forskerholdet også foretage ultrapræcise positionsmålinger af den fjerne stjerne. Præcisionen svarer til at kunne måle hvor på Månen en genstand, for eksempel en astronauthandske befinder sig med få centimeters nøjagtighed. Præcisionen er tilstrækkelig høj til at forskerne kan teste om bevægelserne omkring det sorte hul følger forudsigelserne fra Einsteins generelle relativitetsteori - eller ej. Mælkevejens centrum er blevet inddraget til det bedst mulige fysiklaboratorium.

"Det var et fantastisk øjeblik for hele holdet, da vi så interferenslyset fra stjernen for første gang - efter otte års hårdt arbejde," siger GRAVITYs chefforsker Frank Eisenhauer fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching, München. "Først stabiliserede vi aktivt interferensen ved at se på en klar stjerne i nærheden, og efter bare få minutter dukkede interferensen fra den svage S2 op - så vi se en masse high-fives i lokalet." I første omgang ser det ud til, at hverken referencestjernen eller den svage har nogen større ledsagere, som ville gøre observationer og analyser besværlige. "De er helt ideelle," forklarer Eisenhauer.

Det er ikke et øjeblik for tidligt, at vi får denne succeshistorie, for i 2018 passerer S2 tættest muligt til det sorte hul, i en afstand af blot 17 lystimer fra det. Her har stjernen en hastighed på næsten 30 millioner kilometer i timen, eller 2,5% af lysets hastighed. Det er tæt inde ved det sorte hul, at de relativistiske effekter vil være mest udtalte, det er på det tidspunkt at observationerne med GRAVITY vil give de vigtigste resultater[3]. Og så går der 16 år før chancen kommer igen.

Noter

[1] Mælkevejens centrum befinder sig i retning af stjernebilledet Sagittarius (Skytten), omkring 25 000 lysår fra Jorden.

[2] GRAVITY konsortiet består af: Max Planck Institutes for Extraterrestrial Physics (MPE) and Astronomy (MPIA), LESIA fra Paris Observatory og IPAG fra Université Grenoble Alpes/CNRS, Kölns Universitet, Centro Multidisciplinar de Astrofísica Lisbon og Porto (SIM), og ESO.

[3] For første gang bliver det muligt for forskerne at måle to relativistiske effekter for en stjerne, som kredser om et tungt sort hul. Det er den gravitationelle rødforskydning og pericenterpræcessionen. Rødforskydningen opstår fordi lyset fra stjernen må arbejde sig op imod det kraftige tyngdefelt fra det tunge sorte hul, for at komme videre ud i Universet. Det får lyset til at miste energi, og det viser sig som en rødforskydning. Den anden effekt har at gøre med stjernens bane, som bliver deformeret væk fra formen som en perfekt ellipse. Ellipsens retning i rummet vrides med omkring en halv grad i baneplanet, når stjernen passerer tæt til det sorte hul. Det er den samme effekt, som man kan se ved planeten Merkurs bane omkring Solen. Her er effekten bare 6500 gange svagere pr baneomløb. Den store afstand til galaksens centrum gør det alligevel meget sværere at observere fænomenet end det er lokalt i vores Solsystem.

Mere information

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

 

Links

• First light for GRAVITY (ESO)
• First light for GRAVITY (MPE)
• GRAVITY instrument web page (ESO)
• GRAVITY instrument web page (MPE)
• Stjernebaner omkring Mælkevejens centrum (ESO)
• Stjernebaner omkring Mælkevejens centrum (MPE)

Kontakter

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
Mobil: +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

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1622 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.