Lehdistötiedote

GRAVITY:n onnistuneet ensihavainnot Linnunradan keskustasta

Mustien aukkojen luotaaja on nyt käytössä kaikilla neljällä VLT:n yksikköteleskoopilla

23. kesäkuuta 2016

Eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä on käyttänyt uutta GRAVITY-havaintolaitetta ESO:n VLT-teleskoopilla ja saanut jännittäviä havaintoja Linnunradan keskustasta yhdistämällä valoa kaikilta neljältä 8.2-metrin yksikköteleskoopilta ensimmäistä kertaa. Nämä tulokset antavat esimaua uraauurtavasta tieteestä, jota GRAVITY tuottaa sen luodatessa äärimmäisen vahvoja painovoimakenttiä lähellä keskustan supermassiivista mustaa aukkoa ja testatessa Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa.

GRAVITY-havaintolaite on nyt käytössä kaikilla neljällä ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) yksikköteleskoopilla ja jopa hyvin varhaisista koehavainnoista on selvää, että se tuottaa pian maailmanluokan tiedettä.

GRAVITY on osa VLT-interferometriä. Yhdistämällä valoa neljältä teleskoopilta se saavuttaa saman erotuskyvyn ja paikkamittausten tarkkuuden kuin halkaisijaltaan jopa 130-metrin teleskooppi. Vastaavien erotuskyvyn ja paikkamittausten tarkkuuden parannusten — 15-kertaiset verrattuna yksittäiseen VLT:n 8.2-metrin yksikköteleskooppiin — ansiosta GAVITY pystyy tekemään ällistyttävän tarkkoja mittauksia tähtitieteellisistä kohteista.

Yksi GRAVITY:n päätavoitteita on tehdä yksityiskohtaisia havaintoja Linnunradan keskustan neljän miljoonan auringon massaisen mustan aukon ympäristöstä [1]. Vaikka mustan aukon sijainti ja massa on tunnettu vuodesta 2002, tekemällä tarkkoja mittauksia sitä kiertävien tähtien liikkeistä, tähtitieteilijät voivat GRAVITY:n avulla luodata mustaa aukkoa ympäröivää painovoimakenttää ennenäkemättömän yksityiskohtaisesti, mikä tarjoaa ainutkertaisen testin Einsteinin yleiselle suhteellisuusteorialle.

Tässä suhteessa GRAVITY:n ensihavainnot ovat jo hyvin jännittäviä. GRAVITY:n tutkimusryhmä [2] on käyttänyt havaintolaitetta havaitakseen nimellä S2 tunnettua tähteä sen kiertäessä galaksimme keskustan mustaa aukkoa vain 16 vuoden jaksolla. Nämä testit ovat vaikuttavasti osoittaneet GRAVITY:n herkkyyden, sillä se kykeni näkemään tämän himmeän tähden vain muutaman minuutin mittaisella havainnolla.

Tutkimusryhmä kykenee pian mittaamaan kiertävän tähden sijainnin äärimmäisen tarkasti, vastaten Kuun pinnalla olevan kohteen sijainnin mittaamista senttimetrin tarkkuudella. Tämän ansiosta he pystyvät määrittämään seuraako liike mustan aukon ympäri Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustuksia — vai ei. Uudet havainnot osoittavat, että galaksin keskusta on juuri niin oivallinen laboratorio kuin vain sopii toivoa.

"Oli uskomaton hetki koko tutkimusryhmälle, kun tähden valo interferoi ensimmäisen kerran — kahdeksan vuoden kovan työn jälkeen," sanoo GRAVITY:n johtava tutkija Frank Eisenhauer Saksassa, Garchingissa sijaitsevasta Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik -tutkimuslaitoksesta. "Ensin me vakautimme aktiivisesti läheisen kirkkaan tähden interferenssin ja sitten vain muutama minuutti myöhemmin me pystyimme todella näkemään himmeän tähden interferenssin — seurauksena oli paljon ylävitosia." Ensinäkemältä sen paremmin vertaustähdellä kuin kiertävällä tähdelläkään ei ole massiivisia seuralaisia, jotka tekisivät havainnoinnin ja analyysin monimutkaisemmiksi. "Ne ovat ihanteellisia koekappaleita," selittää Eisenhauer.

Tämä varhainen merkki onnistumisesta ei tule hetkeäkään liian aikaisin. Vuonna 2018 tähti S2 kulkee radallaan lähimpänä mustaa aukkoa, vain 17 valotunnin päässä siitä, lähes 30 miljoonan kilometrin tunnissa nopeudella, tai 2.5% valonnopeudesta. Tällä etäisyydellä yleiset suhteellisuusteoreettiset vaikutukset ovat vahvimmillaan ja GRAVITY:n havainnot tuottavat niiden tärkeimmät tulokset [3]. Tämä mahdollisuus ei toistu ennen kuin 16 vuoden kuluttua.

Lisähuomiot

[1] Linnunradan, kotigalaksimme, keskusta sijaitsee taivaalla Jousimiehen tähdistössä ja on noin 25 000 valovuoden etäisyydellä Maasta.

[2] GRAVITY-konsortio koostuu seuraavista tutkimuslaitoksista: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), LESIA de Observatoire de Paris, IPAG d'Université Grenoble Alpes/CNRS, Kölnin yliopisto, Centro Multidisciplinar de Astrofísica Lisbon & Porto (SIM) ja ESO.

[3] Tutkimusryhmä mittaa ensimmäistä kertaa kaksi massiivista mustaa aukkoa kiertävään tähteen vaikuttavaa suhteellisteoreettista ilmiötä — gravitaatiopunasiirtymän ja perisentrin kiertymän. Punasiirtymä johtuu siitä, että tähden valon täytyy liikkua massiivisen mustan aukon voimakasta painovoimakenttää vastaan paetakseen maailmankaikkeuteen. Niin tehdessään se menettää energiaa, joka näkyy valon punasiirtymänä. Toinen vaikutus liittyy tähden kiertorataan ja johtaa poikkeamaan täydellisestä ellipsistä. Ellipsin asento kiertyy kiertoratatasossa noin puoli astetta tähden ohittaessa mustan aukon. Sama vaikutus on havaittu Merkuriuksen kiertoradassa Auringon ympäri, jossa vaikutus on noin 1/6500 kierrosta kohti kuin mustan aukon äärimmäisessä läheisyydessä. Suurempi etäisyys tekee Linnunradan keskustan havainnoinnin kuitenkin paljon aurinkokuntahavaintoja vaikeammaksi.

Lisätietoa

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• GRAVITY:n ensivalo (ESO)
• GRAVITY:n ensivalo (MPE)
• GRAVITY-havaintolaitteen webisivu (ESO)
• GRAVITY-havaintolaitteen webisivu (MPE)
• Tähtien radat galaksin keskustan ympärillä (ESO)
  
• Tähtien radat galaksin keskustan ympärillä (MPE)

Yhteystiedot

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

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

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media