ESO2119fi — Tutkimustiedote
Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope Interferometer (ESO:n VLTI) on ottanut tähän mennessä 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 entistä 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 läheisyydestä 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 (8 740 kilometriä sekunnissa). Minkään muun tähden ei ole koskaan havaittu kulkevan niin läheltä mustaa aukkoa, tai etenevän niin nopeasti mustan aukon ympäri.
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 läheisillä kiertoradoilla olevien tähtien ratoja pystymme tarkasti tutkimaan Maata lähimmän massiivisen mustan aukon 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 läheisyydessä liikkuville kappaleille, kun mustan aukon massa on 4,30 miljoonaa auringon massaa. 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 läheisyydestä 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.”
Videoanimaatio
Seuraavasta linkistä löytyy videoanimaatio Sagitarius A*:ta kiertävistä tähdistä.
https://cdn.eso.org/videos/hd_and_apple/eso2119b.m4v
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti