Pressemeddelelse

Det sorte hul i centrum af Mælkevejen afsløres af astronomerne

12. maj 2022

Idag fremviste astronomer ved samtidige pressekonferencer over hele Verden det første billede af det supertunge sorte hul, som befinder sig i centrum af vores egen galakse Mælkevejen. Et af stederne var European Southern Observatorys (ESOs) hovedkvarter i Tyskland. Det nye resultat viser med overvældende sandsynlighed, at objektet faktisk er et sort hul, og det giver vigtige spor til forståelsen af denne slags kæmper - som forskerne mener befinder sig i centrum af de fleste galakser. Billedet er fremkommet via et globalt forskningssamarbejde, som kaldes Event Horizon Telescope Collaboration (EHT), som er et verdensomspændende netværk af radioteleskoper - nu også omfattende Greenland Telescope i Thule.

Billedet af det tunge objekt, som befinder sig lige i centeret af vores galakse, har været ventet længe. Forskerne har i nogen tid observeret stjerner, som kredser tæt om noget usynligt, som er småt og meget tungt i centrum af Mælkevejen. Det har været en kraftig antydning af, at dette objekt - som kendes som Sagittarius A* (Sgr A* - på dansk "sag-a-stjerne") - er et sort hul, og dagens billede giver os det første direkte visuelle bevis på det.

Selvom vi ikke kan se det sorte hul selv, fordi det er totalt sort, kan den lysende gas, som kredser om det, afsløre de forventede detaljer: der er et mørkt centralområde (som kaldes det sorte huls skygge), omgivet af en klar ring-lignende struktur. Det, man ser på billedet er lys, som er afbøjet af det kraftige tyngdefelt omkring det sorte hul, og det er selv fire millioner gange tungere end vores Sol.

"Det har været overraskende at se, hvor fint størrelsen af ringen passer med forudsigelserne fra Einsteins Generelle Relativitetsteori," siger Projektforsker for EHT Geoffrey Bower fra Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei, Taiwan. "Disse nye observationer har forbedret vores forståelse af, hvad der sker lige i centrum af vores galakse enormt, og det giver os ny viden om, hvordan disse kollosale sorte huller vekselvirker med deres omgivelser." EHT-holdets resultater offentliggøres idag i en specialudgave af tidsskriftet The Astrophysical Journal Letters.

Det sorte hul befinder sig omkring 27 000 lysår fra os på Jorden, og derfor ser det ud til at fylde nogenlunde lige så meget på himlen, som et rundstykke ville fylde, hvis det lå på Månen. For at kunne skelne noget så småt, har forskerholdet sammensat det effektive EHT, som sammenkobler otte eksisterende radioobservatorier fordelt over hele planeten, så det danner et enestående virtuelt teleskop, som har samme udstrækning som Jorden [1]. EHT har observeret Sgr A* over flere nætter i 2017, og har indsamlet data i mange timer efter hinanden, på samme måde som man kan bruge lange belysningstider med et fotografiapparat.

Blandt mange forskellige anlæg i mange lande, består EHT netværket af radioobservatorier af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) i Atacamaørkenen i Chile, hvor ESO er medejer og bidrager til driften på vegne af ESOs medlemstater i Europa. Desuden bidrager andre radioobservatorier i Europa til EHT-observationerne - IRAM 30-meterteleskopet i Spanien, og (fra 2018) NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) i Frankrig, og en supercomputer på Max Planck Institute for Radio Astronomy i Tyskland har kombineret de indhøstede data. Ud over dette har Europa bidraget til EHT-konsortiet via bevillinger fra European Research Council og Max Planck Society i Tyskland.

"Det er meget spændende for ESO at have kunne spille en så vigtig rolle i at opklare nogle af gåderne omkring sorte huller, og særligt angående Sgr A* hen over så mange år," kommenterer ESOs generaldirektør Xavier Barcons. "Ikke blot har ESO bidraget til EHT-observationerne via ALMA og APEX, men vi har også i samarbejde med andre af vore observatorier i Chile kunnet levere nogle af de tidligere gennembrud i observationer af det galaktiske centrum." [2]

De nye resultater fra EHT følger op på offentliggørelsen fra EHT i 2019 af de første billeder af et sort hul med betegnelsen M87* i centrum af den meget fjernere galakse Messier 87.

De to sorte huller ser bemærkelsesværdigt ens ud, selvom det sorte hul i vores egen galakse Mælkevejen er mere end tusind gange mindre og mindre tungt end M87* [3]. "Vi har her to fuldstændigt forskellige slags galakser, og to sorte huller med helt forskellig masse, men helt inde ved kanten af de sorte huller ser de overraskende ens ud," siger Sera Markoff, som er medformand i EHT Science Council og professor i teoretisk astrofysik ved Amsterdams Universitet i Nederlandene. "Det fortæller os, at den Generelle Relativitet er det, der bestemmer over disse objekter i de fine detaljer, og at de forskelle, som vi måtte se længere væk, må skyldes forskelle i det stof, som omgiver de sorte huller."

Selvom Sgr A* er meget tættere på os, har det været betragteligt sværere at skabe dette billede, end det af M87*. EHT-forsker Chi-kwan ('CK') Chan fra Steward Observatory and Department of Astronomy and the Data Science Institute of the University of Arizona, USA, forklarer: "Gasserne i nærheden af det sorte hul bevæger sig med samme hastighed - næsten med lysets hastighed - omkring både Sgr A* og M87*. Men gasserne bruger dage eller uger på at komme rundt om det større M87*, hvor det kun tager få minutter at komme en tur rundt for gasarterne omkring det meget mindre Sgr A*. Det betyder, at at lysstyrken og de mønstre, som gasserne danner omkring Sgr A* skifter hurtigt, mens vi observerer dem med EHT teleskoperne - det har været lidt som at skulle fotografere en hundehvalp, som jager sin egen hale!"

Det var nødvendigt for forskerne at udvikle avancerede ny værktøjer, som kunne tage hensyn til gassernes bevægelser omkring Sgr A*. M87* var et lettere og meget mere stabilt mål, hvor alle billeder så næsten ens ud, men det var slet ikke tilfældet for Sgr A*. Det billede vi her ser af det sorte hul Sgr A* er et gennemsnit af de forskellige billeder, som forskersamarbejdet har optaget, og det giver os langt om længe og for første gang et klart billede af det monster, som ligger på lur i centrum af Mælkevejen.

Resultatet er blevet muligt på grund af opfindsomhed og dygtighed hos de mere end 300 forskere fra 80 institutioner over hele Verden, som udgør EHT-samarbejdet. Ud over at have udviklet indviklede værktøjer, som har klaret de udfordringer, som ligger i at skabe et billede af Sgr A*, har forskerholdet arbejdet intenst i fem år med supercomputere for at kombinere og analysere deres data, og i samme takt har de opbygget et helt nyt bibliotek at simulerede sorte huller, for at have noget at sammenligne observationerne med.

Det er særligt spændende for forskerne endelig at have billeder af to sorte huller af meget forskellig størrelse. Det giver mulighed for at forstå deres overensstemmelser og forskelle. Forskerne er også i gang med at bruge de nye data til at afprøve teorier og modeller for, hvordan gasarter opfører sig omkring supertunge sorte huller. Endnu er disse processer ikke fuldt forståede, men astronomerne mener, at den viden spiller en vigtig rolle for galaksernes dannelse og udvikling.

"Nu kan vi studere forskellene imellem disse to supertunge sorte huller, og dermed kan vi finde værdifulde nye tegn på, hvordan denne vigtige proces fungerer," sagde forsker ved EHT Keiichi Asada fra Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei. "Vi har billeder af to sorte huller; et i den store ende og et i den lille ende for de supertunge sorte huller i Universet, så nu kan vi komme en hel del længere end vi før har kunnet med afprøvningen af, hvordan tyngdekraften opfører sig under disse ekstreme forhold."

EHT fortsætter med det banebrydende arbejde: Under en større observationskampagne i marts 2022 har der været involveret flere teleskoper end nogensinde før. EHT netværket bliver stadigt udvidet, og med vigtige teknologiske opgraderinger vil forskerne kunne vise os endnu mere imponerende billeder, og også film af sorte huller i den nærmeste fremtid.

Noter

[1] De teleskoper, som medvirkede i EHT i april 2017, da observationerne blev udført 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 er EHT udvidet med Greenland Telescope (GLT), NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) og UArizona 12-meter Telescope on Kitt Peak.

ALMA er et partnerskab imellem European Southern Observatory (ESO; Europa, som repræsenterer de enkelte medlemstater), the U.S. National Science Foundation (NSF), og the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, sammen med the National Research Council (Canada), the Ministry of Science and Technology (MOST; Taiwan), Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA; Taiwan), og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI; Republic of Korea), i samarbejde med Republikken Chile. The Joint ALMA Observatory drives af ESO, the Associated Universities, Inc./National Radio Astronomy Observatory (AUI/NRAO) og the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). APEX, er et samarbejde imellem the Max Planck Institute for Radio Astronomy (Germany), the Onsala Space Observatory (Sverige) og ESO, og drives af ESO. The 30-meter Telescope drives af IRAM (the IRAM Partner Organizations består af MPG [Tyskland], CNRS [Frankrig] and IGN [Spanien]). The JCMT drives af the East Asian Observatory på vegne af The National Astronomical Observatory of Japan; ASIAA; KASI; the National Astronomical Research Institute of Thailand; the Center for Astronomical Mega-Science og forskellige organisationer i United Kingdom and Canada. The LMT drives af INAOE og UMass, the SMA drives af Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian and ASIAA og the UArizona SMT drives af the University of Arizona. The SPT drives af the University of Chicago med særligt udstyr for EHT leveret af the University of Arizona. 

The Greenland Telescope (GLT) drives af ASIAA og the Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). The GLT er en del af ALMA-Taiwan projektet, og støttes delvist af Academia Sinica (AS) og MOST. NOEMA drives af IRAM og UArizona 12-meter telescope at Kitt Peak drives af University of Arizona. 

[2] Det har været vigtigt for at kunne fortolke dette nye billede, at kunne referere til tidligere forskning omkring Sgr A*. Astronomerne har kendt den klartlysende og koncentrerede radiokilde i centrum af Mælkevejen i retning af stjernebilledet Skytten siden 1970'erne. Ved at følge banerne for adskillige stjerner meget tæt ved centrum af vores galakse i løbet af 30 år har det været muligt at vise, at den mest sandsynlige forklaring på et objekt med denne masse og tæthed er et supertungt sort hul. Det er forskerhold under ledelse af Reinhard Genzel (direktør for Max-Planck Instituttet for Extraterrestrial Fysik i Garching ved München i Tyskland) og Andrea M. Ghez (professor ved Department of Physics and Astronomy ved University of California, Los Angeles, USA), som står bag dette arbejde, som gav dem Nobelprisen i fysik for 2020. Forskningen er udført med ESO-instrumenter (blandt andre the Very Large Telescope og Very Large Telescope Interferometer) og Keck Observatoriet.

[3] Sorte huller er de eneste kendte objekter, hvor massen afhænger direkte af størrelsen: Et sort hul, som er tusind gange mindre end et andet, er også tusind gange mindre tungt.

Mere information

Forskningsresultaterne her offentliggøres idag i seks artikler i tidsskriftet The Astrophysical Journal Letters. 

EHT samarbejdet omfatter mere end 300 forskere fra Afrika, Asien, Europa og Nord- og Sydamerika. Målet med det internationale samarbejde er at skabe de mest detaljerede billeder af sorte huller nogensinde ved hjælp af et virtuelt teleskop på størrelse med hele Jorden. Støttet af stærke internationale samarbejder kobler EHT eksisterende teleskoper sammen ved brug af nyudviklede teknikker, hvor der skabes et i bund og grund nyt instrument med den største vinkelopløsning ("skarphed") som endnu er opnået.

EHT-konsortiet udgøres af 13 institutter: the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, the University of Arizona, the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, the University of Chicago, the 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, og Radboud University. 

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

APEX, Atacama Pathfinder EXperiment, er et teleskop med en diameter på 12 meter, som observerer i millimeter- og submillimeterbølgelængder imellem infrarødt lys og radiobølger. ESO driver APEX ved et af de højestbeliggende observatorier i Verden, i en højde af 5100 meter på Chajnantorhøjsletten i Chiles Atacamaørken. Teleskopet fungerer i et samarbejde imellem Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR),  Onsala Space Observatory (OSO, Sverige), og ESO. 

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

• Hovedartiklerne kan findes her: 
• Artikel I: The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way
• Artikel II: EHT and Multi-wavelength Observations, Data Processing, and Calibration
• Artikel III: Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole
• Artikel IV: Variability, Morphology, and Black Hole Mass
• Artikel V: Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole
• Artikel VI: Testing the Black Hole Metric
• Supplerende artikler kan findes her:
• Artikel VII: Selective Dynamical Imaging of Interferometric Data
• Artikel VIII: Millimeter Light Curves of Sagittarius A* Observed during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign
• Artikel IX: A Universal Power Law Prescription for Variability from Synthetic Images of Black Hole Accretion Flows
• Artikel X: Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI
• ESO EHT web page 
• EHT Website & Press Release 
• Billeder af ALMA 
• Billeder af APEX 

Kontakter

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

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

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

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 eso2208-eht-mw lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.