Lehdistötiedote

Kaikkein syvimmät kuvat näyttävät tähtien liikkuvan Linnunradan supermassiivisen mustan aukon ympärillä

14. joulukuuta 2021

Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope Interferometer (ESO:n VLTI) on ottanut tähän mennessä syvimmät ja tarkimmat kuvat galaksimme keskellä olevasta alueesta supermassiivisen mustan aukon ympäriltä. Uudet kuvat tarkentavat aluetta 20 kertaiseksi verrattuna aikaan ennen VLTI:tä. Tämän ansiosta tähtitieteilijät ovat löytäneet uuden tähden mustan aukon läheltä. Linnunradan keskellä sijaitsevien tähtien kiertoratoja seuraamalla tutkimusryhmä on saanut arvioitua mustan aukon massan kaikkein tarkimmin .

”Haluamme oppia enemmän Linnunradan keskellä olevasta mustasta aukosta, Sagittarius A*:sta. Kuinka massiivinen se tarkalleen on? Pyöriikö se? Käyttäytyvätkö sen ympärillä olevat tähdet täsmälleen niin kuin Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian perusteella odotamme? Paras tapa saada vastaus näihin kysymyksiin on seurata supermassiivista mustaa aukkoa lähellä olevien tähtien kiertoratoja. Olemme nyt osoittaneet, että voimme tehdä sen tarkemmin kuin koskaan ennen”, Reinhard Genzel, johtaja Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) Garchingista Saksasta, kertoi. Hän sai Nobelin palkinnon vuonna 2020 Sagittarius A*:n tutkimuksesta. Genzel ja hänen ryhmänsä uusimmat tulokset, jotka laajentavat kolmen vuosikymmenen aikana tehtyjä tutkimuksia Linnunradan supermassiivista mustaa aukkoa kiertävistä tähdistä, julkaistaan tänään kahdessa julkaisussa Astronomy & Astrophysics lehdessä.

Tutkimusryhmän, joka tunnetaan nimellä GRAVITY-kollaboraatio, pyrkimyksenä on löytää mustan aukon läheltä lisää tähtiä. Ryhmä kehitti uuden analyysitekniikan, jonka avulla he ovat saaneet syvimmät ja terävimmät kuvat galaksimme keskustasta. ”VLTI:n ansiosta saavutamme tämän uskomattoman tarkkuuden ja uusien kuvien avulla näemme syvemmälle kuin koskaan ennen. Yksityiskohtien määrä on hämmästyttävä, ja ne ovat paljastaneet mustan aukon ympäriltä useita tähtiä ja niiden liikkeitä,” Julia Stadler, tutkija Max Planckin astrofysiikan instituutista Garchingista, sanoi. Ollessaan MPE:ssä hän johti tutkimusryhmässä kuvien ottamista. Merkillepantavaa on, että he löysivät tähden nimeltään S300, jota ei aiemmin oltu havaittu. Tämä osoittaa, kuinka tehokas tämä menetelmä on Sagittarius A*:n lähellä olevien erittäin himmeiden kohteiden havaitsemisessa.

Viimeisimpien maalis-heinäkuun 2021 välisenä aikana tehtyjen havaintojen avulla tutkimusryhmä keskittyi tekemään tarkkoja mittauksia tähdistä niiden lähestyessä mustaa aukkoa. Näihin kuului ennätystähti S29, joka oli lähimpänä mustaa aukkoa toukokuun lopulla 2021. Se ohitti sen vain 13 miljardin kilometrin etäisyydeltä, joka vastaa noin 90-kertaista Auringon ja Maan välistä etäisyyttä, valtavalla nopeudella (8740 kilometriä sekunnissa). Minkään muun tähden ei ole koskaan havaittu kulkevan niin läheltä mustaa aukkoa, tai kulkea niin nopeasti mustan aukon ympärillä.

Tutkimusryhmän mittaukset ja kuvat olivat mahdollisia GRAVITYn ansiosta. Se on ainutlaatuinen instrumentti, jonka yhteistyöverkosto on rakentanut Chilessä sijaitsevalle ESO:n VLTI:lle. GRAVITY yhdistää ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) neljän 8,2 metrin teleskoopin valon interferometriaksi kutsutulla tekniikalla. Tämä on monimutkainen menetelmä, ”mutta lopulta saadut kuvat ovat 20 kertaa terävämpiä kuin pelkästään yksittäisistä VLT-teleskoopeista saadut kuvat, paljastaen galaktisen keskuksen salaisuudet”, Frank Eisenhauer MPE:stä ja GRAVITYn päätutkija, sanoi.

”Seuraamalla Sagittarius A*:n ympärillä läheisillä kiertoradoilla olevien tähtien ratoja pystymme tarkasti tutkimaan Maata lähimmän massiivisen mustan aukon ympärillä olevaa gravitaatiokenttää, sekä pystymme testaamaan yleistä suhteellisuusteoriaa ja määrittämään mustan aukon ominaisuuksia”, Genzel selitti. Tutkimusryhmän uudet havainnot yhdessä aiempien tietojen kanssa vahvistivat, että tähtien radat vastaavat täsmälleen yleisen suhteellisuusteorian ennustuksia mustan aukon ympärillä liikkuville kappaleille, kun mustan aukon massa on 4,30 miljoonaa kertaa Auringon suuruinen. Tämä on tähän mennessä tarkin arvio Linnunradan keskellä olevalle mustan aukon massalle. Tutkijat onnistuivat myös hienosäätämään Sagittarius A*:n etäisyyttä Maasta ja he havaitsivat sen olevan 27 000 valovuoden päässä meistä.

Uusien kuvien saamiseksi tähtitieteilijät käyttivät koneoppimismenetelmää nimeltään Information Field Theory. He mallintivat sitä, miltä todelliset kohteet näyttäisivät ja simuloivat kuinka GRAVITY näkisi ne, ja vertasivat simulaatiota GRAVITYn havaintoihin. Tämän ansiosta he pystyivät löytämään ja seuraamaan tähtiä Sagittarius A*:n ympäriltä ennennäkemättömän tarkasti. GRAVITY-havaintojen lisäksi tutkimusryhmä käytti NACOn ja SINFONIn dataa, jotka ovat kaksi aikaisempaa VLT-instrumenttia. Tämän lisäksi he hyödynsivät Yhdysvaltalaisten Keckin observatorion ja NOIRLabin Gemini-observatorion havaintoja .

GRAVITY päivitetään GRAVITY+ -versioon myöhemmin tällä vuosikymmenellä. Se asennetaan myös ESO:n VLTI-järjestelmään, joka entisestään lisää havaintoherkkyyttä, jolloin himmeitä tähtiä voidaan havaita vielä lähempää mustaa aukkoa. Tutkimusryhmän tavoitteena on lopulta havaita tähtiä niin läheltä mustaa aukkoa, että mustan aukon pyörimisen aiheuttamat painovoimavaikutukset näkyisivät niiden kiertoajoissa. Chilen Atacaman autiomaassa rakenteilla oleva ESO:n tuleva Extremely Large Telescope (Erittäin suuri kaukoputki) mahdollistaa näiden tähtien nopeuden erittäin tarkan määrittämisen. ”Kun GRAVITY+:n ja ELT:n voimat yhdistetään, pystymme selvittämään, kuinka nopeasti musta aukko pyörii”, Eisenhauer sanoi. ”Tähän mennessä kukaan ei ole siihen pystynyt.”

Lisätietoa

Tässä esitelty tutkimus on julkaistu kahdessa GRAVITY-kollaboraation Astronomy & Astrophysics lehdessä julkaistussa tieteellisessä artikkelissa.

Julkaisun “The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits” (doi:10.1051/0004-6361/202142465) taustalla olevassa tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: R. Abuter (European Southern Observatory, Garching, Saksa [ESO]), A. Amorim (Universidade de Lisboa - Faculdade de Ciências, Portugal ja Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal [CENTRA]),  M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Saksa [MPE] ja Department of Physics, University of Illinois, USA), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Ranska [IPAG] ja ESO), H. Bonnet (ESO), G. Bourdarot (IPAG ja MPE), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Saksa [MPIA]), V. Cardoso (CENTRA ja CERN, Genève, Sveitsi), Y. Clénet (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Meudon, Ranska [LESIA]), Y. Dallilar (MPE), R. Davies (MPE), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University [Leiden], Alankomaat ja 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, Saksa [Cologne] ja Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Saksa), F. Eisenhauer (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal ja CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Saksa ja MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE and 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 (Cologne), 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 and 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 (Cologne), 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 ja Cologne), ja A. Young (MPE). 

Tutkimusartikkelin “Deep images of the Galactic Center with GRAVITY” (doi:10.1051/0004-6361/202142459) tekijäryhmässä mukana ovat olleet: R. Abuter (ESO), P. Arras (Max Planck Institute for Astrophysics [MPA], Garching, Saksa ja Department of Physics, Technical University Munich [TUM], Garching, Saksa), M. Bauböck (MPE ja Department of Physics, University of Illinois, USA), H. Bonnet (ESO), W. Brandner (MPIA), G. Bourdarot (IPAG ja MPE), V. Cardoso (CENTRA ja CERN), Y. Clénet (LESIA), P. T. de Zeeuw (Leiden ja MPE), J. Dexter (Colorado ja MPE), Y. Dallilar (MPE), A. Drescher (MPE), A. Eckart (Cologne and Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Saksa), F. Eisenhauer (MPE), T. Enßlin (MPA), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal ja CENTRA), F. Gao (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Saksa ja MPE),  E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE ja 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 (Cologne), 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 ja MPE), S. Rabien (MPE), J. Shangguan (MPE), T. Shimizu (MPE), S. Scheithauer (MPIA), J. Stadler (MPE , O. Straub (MPE), C. Straubmeier (Cologne), 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 ja MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), S. Yazici (MPE and Cologne), A. Young (MPE) ja G. Zins (ESO).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli 1
• Tutkimusartikkeli 2
• VLT/VLTI:n kuvia
• Lue lisää ESO:n Erittäin suuresta kaukoputkesta
• Median edustaja, tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tukija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

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

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

Frank Eisenhauer
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30000 3563
Sähköposti: eisenhau@mpe.mpg.de

Stefan Gillessen
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30000 3839
Matkapuhelin: +49 176 99 66 41 39
Sähköposti: ste@mpe.mpg.de

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@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