Pressmeddelande

Lyckade första observationer av Vintergatans centrum med GRAVITY

Svarta hål kan nu studeras med VLT:s fyra enhetsteleskop

23 juni 2016

Ett europeiskt team av astronomer har använt det nya instrumentet GRAVITY vid ESO:s Very Large Telescope för att samla in spännande observationer av Vintergatans centrum genom att för första gången kombinera ljuset från de fyra 8,2-meters enhetsteleskopen. Dessa resultat ger oss en försmak på den banbrytande forskningen som GRAVITY kan producera när det undersöker de extremt starka gravitationsfälten nära det centrala supermassiva svarta hålet och testar Einsteins allmänna relativitetsteori.

Instrumentet GRAVITY använder de fyra 8,2-meters enhetsteleskopen vid ESO:s Very Large Telescope (VLT), och även från väldigt tidiga resultat så är det redan uppenbart att det kommer att producera vetenskap i världsklass.

GRAVITY är en del av VLT:s interferometer. Genom att kombinera ljuset från de fyra teleskopen kan det uppnå samma spatiala upplösning och precision för positionsmätningar som ett upp till 130 meter i diameter stort teleskop. Den motsvarande vinsten i upplösningkraft och precision för positionen – en faktor 15 jämfört med VLT:s individuella 8,2-meters enhetsteleskop – kommer att möjliggöra det för GRAVITY att göra otroligt noggranna mätningar av astronomiska objekt.

En av GRAVITY:s primära mål är att göra detaljerade observationer av omgivningen till det 4 miljoner solmassor tunga svarta hålet i Vintergatans centrum [1]. Fastän positionen och massan hos det svarta hålet är känt sedan 2002 kan noggranna mätningar från GRAVITY av rörelserna hos stjärnorna som går i nära bana runt det göra det möjligt för astronomer att undersöka gravitationsfältet omkring det svarta hålet i oöverträffbar detalj, vilket ger oss ett unikt test av Einsteins allmänna relativitetsteori.

Med detta i åtanke så är de första observationerna med GRAVITY redan väldigt spännande. Teamet bakom GRAVITY [2] har använt instrumentet för att observera en stjärna känd under namnet S2, som avslutar ett varv runt det centrala svarta hålet varje 16 år. Dessa tester har gjort imponerande demonstrationer av GRAVITY:s känslighet eftersom det var möjligt att se denna bleka stjärna efter bara några få minuter av observationer.

Forskarlaget kommer snart att kunna observera positionerna hos stjärnor som går i bana runt det svarta hålet med ultrahög precision, jämförbart med att mäta positionen hos ett objekt på månen med en precision på bara några få centimeter. Detta kommer att göra det möjligt att bestämma om banorna hos stjärnorna omkring det svarta hålet följer vad som förutspås av Einsteins allmänna relativitetsteori. De nya observationerna visar att Vintergatans centrum är ett så perfekt laboratorium som man kan hoppas på.

Frank Eisenhauer är GRAVITY:s forskningsledare från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Granching, Tyskland.

– Det var ett fantastiskt ögonblick för hela teamet när det första ljuset från stjärnan interfererade för första gången – efter åtta års hårt arbete. Först stabiliserade vi aktivt interferensen på en ljus närliggande stjärna, och bara några få minuter senare kunde vi verkligen se interferensen från den bleka stjärnan. De är ideala sonder, förklarar Eisenhauer.

Han tillägger att vid första anblick så hade varken referensstjärnan eller den observerade stjärnan någon massiva kompanjon som kunde komplicera observationerna och analysen.

Detta tidiga tecken på framgång kommer inte en dag för tidigt. Under 2018 kommer S2 stjärnan att vara vid sin närmaste punkt till det svarta hålet, bara 17 ljusår bort och kommer då att färdas med en hastighet av 30 miljoner kilometer i timmen, eller 2.5% av ljusets hastighet. Vid så korta avstånd kommer effekterna från den allmänna relativitetsteorin vara som starkast och observationerna med GRAVITY kommer att ge sina viktigaste resultat [3]. Denna möjlighet kommer inte att upprepa sig på 16 år.

Noter

[1] Vintergatans, vår hemgalax, centrum ligger i stjärnbilden Skytten på himlen och är omkring 25 000 ljusår bort från jorden.

[2] GRAVITY-konsortiet består av Max Planck Institut for Extraterrestrial Physics (MPE) och Astronomy (MPIA), LESIA vid Paris observatorium och IPAG vid Grenobles universitet/CNRS, Kölns universitet, Centro Multidisciplinar de Astrofísica Lisbon och Porto (SIM), och ESO.

[3] Teamet kommer att, för första gången, kunna mäta två relativistiska effekter från en stjärna som går i bana omkring ett massivt svart hål – den gravitationella rödförskjutningen och precessionen av dess pericenter. Rödförskjutningen uppstår på grund av att ljuset från stjärnan måste röra sig i motsatt riktning från det massiva hålets starka gravitationsfält för att kunna undfly ut i universum. När det gör det, förlorar det energi, vilket är synligt genom att ljuset blir rödare. Den andra effekten gäller stjärnans bana och leder till en avvikelse från en perfekt ellips. Ellipsens orientering roterar med en halv grad i omloppsplanet när stjärnan passerar nära det svarta hålet. Samma effekt har observerats för Merkurius bana omkring solen, där effekten är ungefär 6500 gånger svagare varje varv jämfört med den extrema omgivningen till det svarta hålet. Men de stora avstånden gör det mycket svårare att observera i Vintergatans centrum jämfört med i solsystemet.

Mer information

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Första lus från GRAVITY (ESO)

• Första ljus från GRAVITY (MPE)

• Hemsidan för instrumentet GRAVITY (ESO)

• Hemsidan för instrumentet GRAVITY (MPE)

• Stjärnbanor omkring Vintergatans centrum (ESO)

• Stjärnbanor omkring Vintergatans centrum (MPE)

Kontakter

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1622 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.