Komunikat prasowy

Pierwsze szczegółowe obserwacje materii krążącej blisko czarnej dziury

Instrument GRAVITY potwierdza status czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej

31 października 2018

Niesamowicie czuły instrument GRAVITY, który należy do ESO, uzyskał kolejne dowody na istniejącą od dawna hipotezę, iż w centrum Drogi Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura. Nowe obserwacje pokazują obłok gazu wirującego wokół czarnej dziury z prędkością około 30% prędkości światła, na kołowej orbicie tuż nad horyzontem zdarzeń – po raz pierwszy dokonano obserwacji materii blisko punktu bez powrotu oraz najbardziej szczegółowych jak dotąd obserwacji materii krążącej tak blisko czarnej dziury.

Należący do ESO instrument GRAVITY na interferometrze Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) został użyty przez naukowców z konsorcjum instytutów europejskim, w tym ESO [1], do obserwacji błysków promieniowania podczerwonego pochodzących z dysku akrecyjnego wokół Sagittarius A*, masywnego obiektu w sercu Drogi Mlecznej. Obserwowane błyski dostarczyły długo oczekiwanego potwierdzenia, że obiekt w centrum naszej galaktyki jest, zgodnie z przypuszczeniami, supermasywną czarną dziurą. Błyski pochodzą z materii krążącej po orbicie bardzo blisko horyzontu zdarzeń czarnej dziury — co czyni obserwacje najbardziej szczegółowymi jak dotąd badaniami materii krążącej tak blisko czarnej dziury.

O ile część materii w dysku akrecyjnym — pasie gazu orbitującego wokół Sagittarius A* z prędkościami relatywistycznymi [2] — może bezpiecznie krążyć wokół czarnej dziury, to cokolwiek znajdzie się zbyt blisko, jest wciągane pod horyzont zdarzeń. Punkt najbliższy czarnej dziurze, w którym materia może orbitować bez wciągnięcia do wewnątrz przez ogromną masę, jest znany jako najbardziej wewnętrzna stabilna orbita i to stąd pochodziły obserwowane błyski.

„To oszałamiające naprawdę widzieć materię orbitująca wokół supermasywnej czarnej dziury z 30% prędkości światła” Oliver Pfuhl, naukowiec z MPE, nie może wyjść ze zdumienia. "Niesamowita czułość GRAVITY pozwoliła nam obserwować proces akrecji w czasie rzeczywistym w niespotykanych szczegółach."

Pomiary były możliwe tylko dzięki międzynarodowej współpracy i najnowocześniejszym instrumentom [3]. Instrument GRAVITY, który umożliwił wykonanie tej pracy, łączy światło z czterech teleskopów VLT, aby tworzyć wirtualny teleskop o średnicy 130 metrów. Już wcześniej był używany do badania natury obiektu Sagittarius A*.

Wcześniej w tym roku, GRAVITY i SINFONI, inny instrument na VLT, pozwoliły tej samej grupie badawczej na dokładne zmierzenie bliskiego przejścia gwiady S2 w ekstremalnym polu grawitacyjnym w pobliżu Sagittarius A*, co po raz pierwszy ujawniło efekty przewidywane przez ogólną teorię względności Einsteina w tak ekstremalnym otoczeniu. Podczas zbliżenia S2 także obserwowano silną emisję promieniowania podczerwonego

„Dokładnie monitorujemy S2 i oczywiście cały czas obserwujemy Sagittarius A*” wyjaśnił Pfuhl. „Podczas obserwacji mieliśmy wystarczająco dużo szczęścia, iż zobaczyliśmy trzy jasne błyski wokół czarnej dziury – to był szczęśliwy zbieg okoliczności!”

Emisja od wysokoenergetycznych elektronów bardzo blisko czarnej dziury była widoczna jako trzy jasne błyski, dokładnie pasujące do teoretycznych przewidywań dla gorących plam orbitujących blisko czarnej dziury o masie czterech milionów mas Słońca [4]. Błyski są uważane za pochodzące od oddziaływań magnetycznych w bardzo gorącym gazie krążącym bardzo blisko Sagittarius A*.

Reinhard Genzel z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) w Garching (Niemcy), który kierował badaniami, wyjaśnił: “To zawsze był jeden z naszych wymarzonych projektów, ale nie odważyliśmy się mieć nadziei, że stanie się możliwy do realizacji tak szybko.” W odniesieniu do istniejącej od dawna hipotezy, że Sagittarius A* jest supermasywną czarną dziurą, Genzel powiedział, iż „wynik jest mocnym potwierdzeniem paradygmatu czarnej dziury."

Uwagi

[1] This research was undertaken by scientists from the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE), the Observatoire de Paris, the Université Grenoble Alpes, CNRS, the Max Planck Institute for Astronomy, the University of Cologne, the Portuguese CENTRA – Centro de Astrofisica e Gravitação and ESO.

[2] Relativistic speeds are those which are so great that the effects of Einstein’s Theory of Relativity become significant. In the case of the accretion disc around Sagittarius A*, the gas is moving at roughly 30% of the speed of light.

[3] GRAVITY was developed by a collaboration consisting of the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Niemcy), LESIA of Paris Observatory–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot and IPAG of Université Grenoble Alpes/CNRS (France), the Max Planck Institute for Astronomy (Niemcy), the University of Cologne (Niemcy), the CENTRA–Centro de Astrofísica e Gravitação (Portugalia) and ESO.

[4] The solar mass is a unit used in astronomy. It is equal to the mass of our closest star, the Sun, and has a value of 1.989 × 10³⁰ kg. This means that Sgr A* has a mass 1.3 trillion times greater than the Earth.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. „Detection of Orbital Motions Near the Last Stable Circular Orbit of the Massive Black Hole SgrA*", GRAVITY Collaboration, opublikowanym 31 października 2018 r. w czasopiśmie “Astronomy & Astrophysics”.

Skład zespołu GRAVITY Collaboration: R. Abuter (ESO, Garching, Niemcy), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lizbona, Portugalia), N. Anugu (Universidade do Porto, Porto, Portugalia), M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Niemcy [MPE]), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France [IPAG]), J.P. Berger (IPAG; ESO, Garching, Niemcy), N. Blind (Observatoire de Genève, Université de Genève, Versoix, Switzerland), H. Bonnet (ESO, Garching, Niemcy), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Niemcy [MPA]), A. Buron (MPE), C. Collin (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, France [LESIA]), F. Chapron (LESIA), Y. Clénet (LESIA), V. Coudé du Foresto (LESIA), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, The Netherlands; MPE), C. Deen (MPE), F. Delplancke-Ströbele (ESO, Garching, Niemcy), R. Dembet (ESO, Garching, Niemcy; LESIA), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (University of Cologne, Cologne, Niemcy; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy), F. Eisenhauer (MPE), G. Finger (ESO, Garching, Niemcy), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Fédou (LESIA), P. Garcia (Universidade do Porto, Porto, Portugalia), R. Garcia Lopez (MPA), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; University of California, Berkeley, California, USA), S. Gillessen (MPE), P. Gordo (Universidade de Lisboa, Lizbona, Portugalia), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), M. Haug (ESO, Garching, Niemcy), F. Haußmann (MPE), Th. Henning (MPA), S. Hippler (MPA), M. Horrobin (University of Cologne, Cologne, Niemcy), Z. Hubert (LESIA; MPA), N. Hubin (ESO, Garching, Niemcy), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jochum (ESO, Garching, Niemcy), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO, Santiago, Chile), S. Kellner (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy), S. Kendrew (MPA, ESA), P. Kervella (LESIA; MPA), Y. Kok (MPE), M. Kulas (MPA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), B. Lazareff (IPAG), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), R. Lenzen (MPA), A. Mérand (ESO, Garching, Niemcy), E. Müller (ESO, Garching, Niemcy; MPA), U. Neumann (MPA), T. Ott (MPE), L. Palanca (ESO, Santiago, Chile), T. Paumard (LESIA), L. Pasquini (ESO, Garching, Niemcy), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (MPE), P.M. Plewa (MPE), S. Rabien (MPE), A. Ramírez (ESO, Chile), J. Ramos (MPA), C. Rau (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), R.-R. Rohloff (MPA), G. Rousset (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (ESO, Santiago, Chile; MPA), S. Scheithauer (MPA), M. Schöller (ESO, Garching, Niemcy), N. Schuler (ESO, Santiago, Chile), J. Spyromilio (ESO, Garching, Niemcy), O. Straub (LESIA), C. Straubmeier (University of Cologne, Cologne, Niemcy), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), K.R.W. Tristram (ESO, Santiago, Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Wank (University of Cologne, Cologne, Niemcy), I. Waisberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), M. Wiest (University of Cologne, Cologne, Niemcy), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Niemcy), S. Yazici (MPE; University of Cologne, Cologne, Niemcy), D. Ziegler (LESIA) oraz G. Zins (ESO, Santiago, Chile).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugaliaia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Zdjęcia z ESO pokazujące centrum Galaktyki

Kontakt

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

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

Thibaut Paumard
CNRS Researcher
Observatoire de Paris, France
Tel.: +33 145 077 5451
E-mail: thibaut.paumard@obspm.fr

Xavier Haubois
ESO Astronomer
Santiago, Chile
Tel.: +56 2 2463 3055
E-mail: xhaubois@eso.org

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

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

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
E-mail: pio@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych