Lehdistötiedote

Tähän mennessä yksityiskohtaisimmat havainnot lähellä mustaa aukkoa kiertävästä materiasta

ESO:n GRAVITY-havaintolaite vahvisti mustan aukon aseman Linnunradan keskuksena

31. lokakuuta 2018

ESO:n valtaisan herkkä GRAVITY-havaintolaite on tuonut lisää todistusaineistoa pitkään vallalla olleeseen olettamukseen, että Linnunradan keskustassa piileksii supermassiivinen musta aukko. Uudet havainnot esittävät kaasumöykkyjä, jotka kieppuvat ympäriinsä noin 30% valon nopeudesta ympyräradoilla juuri sen tapahtumahorisontin ulkopuolella. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun materian on havaittu kiertävän lähellä rajaa, jolta ei ole paluuta, ja nämä ovat kaikkein yksityiskohtaisimmat havainnot tähän mennessä materiasta, joka kiertää näin lähellä mustaa aukkoa.

ESO:n käsittävän eurooppalaisten tutkimuslaitosten konsortion tiedemiehet [1] ovat käyttäneet ESO:n GRAVITY-havaintolaitetta VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) interferometrissä havaitakseen Linnunradan sydämessä olevaa massiivista kohdetta, Sagittarius A*:eä ympäröivästä kertymäkiekosta tulevan infrapunasäteilyn purkauksia. Havaitut purkaukset tarjoavat pitkään odotetun vahvistuksen sille, että galaksimme keskustassa oleva kohde on, kuten on pitkään oletettu, supermassiivinen musta aukko. Purkaukset saavat alkunsa hyvin lähellä mustan aukon tapahtumahorisonttia olevasta materiasta, mikä saa nämä tähän mennessä tarkimmiksi havainnoiksi näin lähellä mustaa aukkoa kiertävästä materiasta.

Siinä missä osa kertymäkiekon — Sagittarius A*:eä relativistisilla nopeuksilla kiertävän kaasun vyöhyke [2] — materiasta saattaa kiertää mustaa aukkoa turvallisesti, mikä tahansa liian lähelle päätyvä on tuomittu putoamaan tapahtumahorisontin sisäpuolelle. Lähin piste mustaa aukkoa, jossa materia saattaa kiertää sitä tulematta vastustamattomasti valtaisan massan sisään vetämäksi, tunnetaan sisimpänä vakaana kiertoratana ja täältä ovat lähtöisin havaitut purkaukset.

"On ällistyttävää suoranaisesti todistaa materiaa, joka kiertää massiivista mustaa aukkoa 30%:lla valon nopeudesta," ihmettelee MPE:n tutkija Oliver Pfuhl. "GRAVITY:n suunnattoman herkkyyden ansiosta me saatamme havaita kertymäprosesseja reaaliaikaisesti ennennäkemättömällä tarkkuudella."

Nämä mittaukset olivat mahdollisia vain kansainvälisen yhteistyön ja huippuhavaintolaitteiden ansiosta [3]. Tämän työn mahdollistanut GRAVITY-havaintolaite yhdistää valon neljästä ESO:n VLT-teleskoopista muodostaakseen virtuaalisen, halkaisijaltaan 130-metrisen superteleskoopin ja sitä on jo käytetty luotaamaan Sagittarius A*:n luonnetta.

Aikaisemmin tänä vuonna GRAVITY:n ja SINFONI:n, toinen VLT:n havaintolaite, ansiosta sama tutkimusryhmä mittasi tarkasti tähden S2 lähiohituksen sen kulkiessa Sagittarius A*:eä lähellä olevan äärimmäisen painovoimakentän halki ja ensimmäistä kertaa paljasti Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian näin äärimmäiselle ympäristölle ennustamat ilmiöt. S2:n lähiohituksen aikana havaittiin myös vahvaa infrapunasäteilyä.

"Havaitsimme tarkasti S2:ta ja tietenkin pidämme aina silmällä Sagittarius A*:eä," selittää Pfuhl. "Havaintojemme aikana olimme niin onnekkaita, että huomasimme kolme kirkasta purkausta läheltä mustaa aukkoa — se oli onnekas yhteensattuma!"

Tämä säteily suurienergiaisista elektroneista hyvin lähellä mustaa aukkoa oli nähtävissä kolmena silmiinpistävän kirkkaana purkauksena ja vastasi täsmälleen teoreettisia ennustuksia lähellä noin neljän miljoonan Auringon massaista mustaa aukkoa kiertäviä kuumia pisteitä [4]. Purkausten ajatellaan saavan alkunsa hyvin lähellä Sagittarius A*:eä kiertävän, hyvin kuuma kaasun magneettisista vuorovaikutuksista.

Saksassa, Garchingissa sijaitsevan tutkimuslaitoksen Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) tutkija, Reinhard Genzel, joka johti tutkimusta, selittää: "Tämä oli aina yksi unelmaprojekteistamme, mutta me emme uskaltaneet toivoa, että se tulisi mahdolliseksi näin pian." Viitaten pitkäaikaiseen olettamukseen siitä, että Sagittarius A* on supermassiivinen musta aukko, Genzel päättää, että "tulos on loistava vahvistus massiivisen mustan aukon paradigmalle."

Lisähuomiot

[1] Tämän tutkimuksen suorittivat tutkijat tutkimuslaitoksista Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Observatoire de Paris, Université Grenoble Alpes, CNRS, Max-Planck-Institut für Astronomie, Universität zu Köln, portugalilainen CENTRA – Centro de Astrofisica e Gravitação ja ESO.

[2] Relativistiset nopeudet ovat sellaisia, jotka ovat niin suuria, että Einsteinin suhteellisuusteorian ilmiöt tulevat merkittäviksi. Sagittarius A*:eä ympäröivän kertymäkiekon tapauksessa kaasu liikkuu suunnilleen 30% valon nopeudesta.

[3] GRAVITY:n kehitti yhteistyöhanke, johon kuuluvat Max-Planck-Institut für Astronomie (Saksa), LESIA (Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot) ja IPAG (Université Grenoble Alpes/CNRS) (Ranska), Max-Planck-Institut für Astronomie (Saksa), Universität zu Köln (Saksa), CENTRA–Centro de Astrofísica e Gravitação (Portugali) ja ESO.

[4] Auringon massa on tähtitieteessä käytetty yksikkö. Se on suuruudeltaan meitä lähimmän tähden, Auringon, massa ja sen arvo on 1.989 × 1030 kg. Tämä tarkoittaa sitä, että Sgr A*:n massa on 1.3 biljoonaa kertaa suurempi kuin Maan.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa "Detection of Orbital Motions Near the Last Stable Circular Orbit of the Massive Black Hole SgrA*", jonka kirjoitti GRAVITY-yhteistyötutkimusryhmä. Julkaisu julkaistaan julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics 31.10.2018.

GRAVITY-yhteistyötutkimusryhmään kuuluvat R. Abuter (ESO, Garching, Saksa), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lissabon, Portugali), M. Bauböck (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Saksa [MPE]), J.P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Ranska [IPAG]; ESO, Garching, Saksa), H. Bonnet (ESO, Garching, Saksa), W. Brandner (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Saksa [MPIA]), Y. Clénet (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Ranska [LESIA])), V. Coudé du Foresto (LESIA), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden, Leiden, Alankomaat; MPE), C. Deen (MPE), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (Universität zu Köln, Köln, Saksa; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa), F. Eisenhauer (MPE), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Universidade do Porto, Porto, Portugali; Universidade de Lisboa Lissabon, Portugali), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; University of California, Berkeley, California, USA), S. Gillessen (MPE), P. Guajardo (ESO, Santiago, Chile), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (Universität zu Köln, Köln, Saksa), A. Huber (MPIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), P. Kervella (LESIA; MPIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), B. Lazareff (IPAG), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), T. Ott (MPE), J. Panduro (MPIA), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (MPE), P.M. Plewa (MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), A. Sternberg (School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Tel Aviv, Israel, Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA), O. Straub (LESIA), C. Straubmeier (Universität zu Köln, Köln, Saksa), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Saksa), S. Yazici (MPE; Universität zu Köln, Köln, Saksa).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Irlanti, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT:stä
• ESO:n kuvia Linnunradan keskustasta

Yhteystiedot

Oliver Pfuhl
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30 000 3295
Sähköposti: pfuhl@mpe.mpg.de

Jason Dexter
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30 000 3324
Sähköposti: jdexter@mpe.mpg.de

Thibaut Paumard
CNRS Researcher
Observatoire de Paris, France
Puh.: +33 145 077 5451
Sähköposti: thibaut.paumard@obspm.fr

Xavier Haubois
ESO Astronomer
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 2463 3055
Sähköposti: xhaubois@eso.org

IR Group Secretariat
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30000 3880
Sähköposti: ir-office@mpe.mpg.de

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

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Sähköposti: pio@eso.org

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