Pressemeddelelse

Første direkte billede af et sort hul, som udsender en kraftig jetstråle

26. april 2023

For første gang har astronomer observeret både skyggen af det sorte hul i centrum af galaksen Messier 87 (M87) og den kraftige jetstrøm, som udsendes fra det. Observationerne er foretaget i 2018 med teleskoper fra Global Millimetre VLBI Array (GMVA), the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), som ESO er partner i, og Greenland Telescope (GLT). Takket være dette nye billede kan astronomerne bedre forstå, hvordan de sorte huller bærer sig ad med at udsende denne slags energirige jets.

 

I de fleste galakser gemmer der sig et supertungt sort hul i centrum. Sorte huller er kendt for at guffe stoffet i deres umiddelbare nærhed i sig, men de kan også udsende kraftige stråler, jets af stof, som rækker langt udenfor de galakser, som de hører til i. Det, at forstå hvordan sorte huller kan skabe disse enorme jets har længe været et af de store problemer i astronomien. "Vi véd, at der udsendes jets fra området omkring sorte huller," siger Ru-Sen Lu fra Shanghais astronomiske observatorium i Kina, "men vi forstår stadig ikke til fulde, hvordan det sker. Det er nødvendigt at observere jetstrålen så tæt som muligt ved det sorte hul, for at kunne studere processen direkte."

Det nye billede, som blev offentliggjort idag, viser netop det for første gang: hvordan basis for jetten forbinder sig til det stof, som hvirvler omkring det supertunge sorte hul. Vores mål i denne forbindelse er galaksen M87, som befinder sig 55 millioner lysår borte; nogenlunde i vores kosmiske nabolag. Den galakse rummer et supertungt sort hul, som vejer 6,5 milliarder gange mere end Solen. Tidligere er det lykkedes at fremstille et billede af området tæt ved det sorte hul og jetten hver for sig, men det er første gang, begge dele er observeret i samme omgang. "Det nye billede her kompletterer vores viden, fordi det viser området omkring det sorte hul og jetten på samme tid," tilføjer Jae-Young Kim fra Kyungpook National University i Sydkorea og Max Planck Institute for Radio Astronomy i Tyskland.

Billedet er optaget med GMVA, ALMA og GLT, sammenkoblet til et netværk af radioteleskoper over hele jorden, som fungerer som et virtuelt teleskop lige så stort som hele jordkloden. Et sådant stort netværk kan skelne meget små detaljer i området omkring det sorte hul i M87.

Det nye billede viser, at jetten opstår tæt ved det sorte hul, og desuden ser man det, som forskerne kalder skyggen af det sorte hul selv. Stof, som kredser omkring det sorte hul bliver opvarmet, og derfor udsender det lys. Det sorte hul afbøjer og indfanger noget af dette lys, så der dannes en ringlignende struktur omkring det sorte hul set fra Jorden. Det mørke område midt på ringen er skyggen af det sorte hul, som det også blev set for første gang med Event Horizon Telescope (EHT) i 2017. Både dette nye billede og det fra EHT kombinerer data fra flere forskellige radioteleskoper Verden over, men det billede, som vi offentliggør idag viser radiobølger som er udsendt ved længere bølgelængder end det er tilfældet med billedet fra EHT: 3,5 mm istedet for 1,3 mm. "Ved denne bølgelængde kan vi se, hvordan jetten udspringer fra den ring af stråling, som ligger omkring det centrale supertunge sorte hul," siger Thomas Krichbaum fra Max Planck Institute for Radio Astronomy. 

Den ring, som er observeret med GMVA-netværket er omkring 50% større end den fra Event Horizon Telescope billedet. "For at forstå den fysiske oprindelse for den større og tykkere ring, måtte vi ty til computersimuleringer, for af afprøve forskellige muligheder," forklarer Keiichi Asada fra Academia Sinica i Taiwan. Resultaterne tyder på, at det nye billede viser mere af det materiale, som falder ind imod det sorte hul, end hvad der kunne observeres med EHT.

Disse nye observationer af det sorte hul i M87 blev foretaget i 2018 med GMVA, som består af 14 radioteleskoper i Europa og Nordamerika[1]. Desuden var to andre teleskoper koblet til GMVA: Grønlandsteleskopet og ALMA, som ESO er partner ved. ALMA består af 66 antenneparaboler i Chiles Atacamaørken, og det har haft en nøglerolle ved disse observationer. Data indhøstet med alle disse teleskoper over hele Verden, kombineres med en teknik, som kaldes interferometri, hvor de signaler, som modtages ved hvert af de enkelte anlæg synkroniseres. For at kunne se den rigtige facon på et astronomisk objekt, er det vigtigt at teleskoperne er spredt ud over hele Jorden. Teleskoperne i GMVA-samarbejdet er fortrinsvis spredt rundt i øst-vest retningen, så ved at tilføje ALMA på den sydlige halvkugle af Jorden og Grønlandsteleskopet, som befinder sig på Thulebasen i Nordgrønland lykkedes det at danne dette billede af jetten og skyggen af det sorte hul i M87. "Takket ved ALMAs position og følsomhed, har vi kunnet vise skyggen af det sorte hul, og se dybere ind i jettens udstråling på samme tid," forklarer Lu.

Fremtidige observationer med dette teleskopnetværk vil kunne afsløre mere om hvordan supertunge sorte huller bærer sig ad med at udslynge disse kraftige jets. "Vi har planer om at observere området omkring det sorte hul i centrum af M87 ved forskellige bølgelængder, for at lære mere om, hvordan jetten udsendes," siger Eduardo Ros fra Max Planck Institute for Radio Astronomy. Sådanne samtidige observationer vil kunne giver forskerholdet mulighed for at optrevle de indviklede processer, som foregår tæt ved det supertunge sorte hul. "De kommende år bliver spændende, fordi vi får mulighed for at lære mere om, hvad det er, der sker tæt på et af de mest gådefulde områder i Universet," slutter Ros.

Noter

 

[1] Det Koreanske VLBI Network er nu en del af GMVA, men det deltog ikke i det observationer, som denne artikel omhandler.

Mere information

 

Disse forskningsresultater blev offentliggjort i en artikel med titlen "A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet" i tidsskriftet Nature (doi: 10.1038/s41586-023-05843-w)

Forskerholdet består af Ru-Sen Lu (Shanghai Astronomical Observatory, Den kinesiske folkerepublik [Shanghai]; Key Laboratory of Radio Astronomy, Den kinesiske Folkerpublik [KLoRA]; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Tyskland [MPIfR]), Keiichi Asada (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taiwan, ROC [IoAaA]), Thomas P. Krichbaum (MPIfR), Jongho Park (IoAaA;  Korea Astronomy and Space Science Institute, Republikken Korea [KAaSSI]), Fumie Tazaki (Simulation Technology Development Department, Tokyo Electron Technology Solutions Ltd., Japan; Mizusawa VLBI Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Japan [Mizusawa]), Hung-Yi Pu (Department of Physics, National Taiwan Normal University, Taiwan, ROC; IoAaA; Center of Astronomy and Gravitation, National Taiwan Normal University, Taiwan, ROC), Masanori Nakamura (National Institute of Technology, Hachinohe College, Japan; IoAaA), Andrei Lobanov (MPIfR), Kazuhiro Hada (Mizusawa; Department of Astronomical Science, The Graduate University for Advanced Studies, Japan), Kazunori Akiyama (Black Hole Initiative at Harvard University, USA; Massachusetts Institute of Technology Haystack Observatory, USA [Haystack]; National Astronomical Observatory of Japan, Japan [NAOoJ]), Jae-Young Kim (Department of Astronomy and Atmospheric Sciences, Kyungpook National University, Republikken Korea; KAaSSI; MPIfR), Ivan Marti-Vidal (Departament d’Astronomia i Astrofísica, Universitat de València, Spanien; Observatori Astronòmic, Universitat de València, Spanien), Jose L. Gomez (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Spanien [IAA]), Tomohisa Kawashima (Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo, Japan), Feng Yuan (Shanghai; Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Chinese Academy of Sciences, Den kinesiske Folkerepublik; School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Den kinesiske Folkerepublik [SoAaSS]), Eduardo Ros (MPIfR), Walter Alef (MPIfR), Silke Britzen (MPIfR), Michael Bremer (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Frankrig [IRAMF]), Avery E. Broderick (Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo, Canada [Waterloo]; Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo, Canada; Perimeter Institute for Theoretical Physics, Canada), Akihiro Doi (The Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, Japan; Department of Space and Astronautical Science, SOKENDAI, Japan [SOKENDAI]), Gabriele Giovannini (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Italien; Istituto di Radio Astronomia, INAF, Bologna, Italien [INAF]), Marcello Giroletti (INAF), Paul T. P. Ho (IoAaA), Mareki Honma (Mizusawa; Hachinohe; Department of Astronomy, The University of Tokyo, Japan), David H. Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Mexico), Makoto Inoue (IoAaA), Wu Jiang (Shanghai), Motoki Kino (NAOoJ; Kogakuin University of Technology and Engineering, Japan), Shoko Koyama (Niigata University, Japan; IoAaA), Michael Lindqvist (Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Sverige [Chalmers]), Jun Liu (MPIfR), Alan P. Marscher (Institute for Astrophysical Research, Boston University, USA), Satoki Matsushita (IoAaA), Hiroshi Nagai (NAOoJ; SOKENDAI), Helge Rottmann (MPIfR), Tuomas Savolainen (Department of Electronics and Nanoengineering, Aalto University, Finland; Metsähovi Radio Observatory, Finland [Metsähovi]; MPIfR), Karl-Friedrich Schuster (IRAMF), Zhi-Qiang Shen (Shanghai; KLoRA), Pablo de Vicente (Observatorio de Yebes, Spanien [Yebes]), R. Craig Walker (National Radio Astronomy Observatory, Socorro, USA), Hai Yang (Shanghai; SoAaSS), J. Anton Zensus (MPIfR), Juan Carlos Algaba (Department of Physics, Universiti Malaya, Malaysia), Alexander Allardi (University of Vermont, USA), Uwe Bach (MPIfR), Ryan Berthold (East Asian Observatory, USA [EAO]), Dan Bintley (EAO), Do-Young Byun (KAaSSI; University of Science and Technology, Daejeon, Republikken Korea), Carolina Casadio (Institute of Astrophysics, Heraklion, Greece; Department of Physics, University of Crete, Grækenland), Shu-Hao Chang (IoAaA), Chih-Cheng Chang (National Chung-Shan Institute of Science and Technology, Taiwan, ROC [Chung-Shan]), Song-Chu Chang (Chung-Shan), Chung-Chen Chen (IoAaA), Ming-Tang Chen (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, USA [IAAAS]), Ryan Chilson (IAAAS), Tim C. Chuter (EAO), John Conway (Chalmers), Geoffrey B. Crew (Haystack), Jessica T. Dempsey (EAO; Astron, Nederlandene [Astron]), Sven Dornbusch (MPIfR), Aaron Faber (Western University, Canada), Per Friberg (EAO), Javier González García (Yebes), Miguel Gómez Garrido (Yebes), Chih-Chiang Han (IoAaA), Kuo-Chang Han (System Development Center, National Chung-Shan Institute of Science and Technology, Taiwan, ROC), Yutaka Hasegawa (Osaka Metropolitan University, Japan [Osaka]), Ruben Herrero-Illana (European Southern Observatory, Chile), Yau-De Huang (IoAaA), Chih-Wei L. Huang (IoAaA), Violette Impellizzeri (Leiden Observatory, Nederlandene; National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA [NRAOC]), Homin Jiang (IoAaA), Hao Jinchi (Electronic Systems Research Division, National Chung-Shan Institute of Science and Technology, Taiwan, ROC), Taehyun Jung (KAaSSI), Juha Kallunki (Metsähovi), Petri Kirves (Metsähovi), Kimihiro Kimura (Japan Aerospace Exploration Agency, Japan), Jun Yi Koay (IoAaA), Patrick M. Koch (IoAaA), Carsten Kramer (IRAMF), Alex Kraus (MPIfR), Derek Kubo (IAAAS), Cheng-Yu Kuo (National Sun Yat-Sen University, Taiwan, ROC), Chao-Te Li (IoAaA), Lupin Chun-Che Lin (Department of Physics, National Cheng Kung University, Taiwan, ROC ), Ching-Tang Liu (IoAaA), Kuan-Yu Liu (IoAaA), Wen-Ping Lo (Department of Physics, National Taiwan University, Taiwan, ROC; IoAaA), Li-Ming Lu (Chung-Shan), Nicholas MacDonald (MPIfR), Pierre Martin-Cocher (IoAaA), Hugo Messias (Joint ALMA Observatory, Chile; Osaka), Zheng Meyer-Zhao (Astron; IoAaA), Anthony Minter (Green Bank Observatory, USA), Dhanya G. Nair (Astronomy Department, Universidad de Concepción, Chile), Hiroaki Nishioka (IoAaA), Timothy J. Norton (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), George Nystrom (IAAAS), Hideo Ogawa (Osaka), Peter Oshiro (IAAAS), Nimesh A. Patel (CfA), Ue-Li Pen (IoAaA), Yurii Pidopryhora (MPIfR; Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn, Tyskland), Nicolas Pradel (IoAaA), Philippe A. Raffin (IAAAS), Ramprasad Rao (CfA), Ignacio Ruiz (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Granada, Spanien [IRAMS]), Salvador Sanchez (IRAMS), Paul Shaw (IoAaA), William Snow (IAAAS), T. K. Sridharan (NRAOC; CfA), Ranjani Srinivasan (CfA; IoAaA), Belén Tercero (Yebes), Pablo Torne (IRAMS), Thalia Traianou (IAA; MPIfR), Jan Wagner (MPIfR), Craig Walther (EAO), Ta-Shun Wei (IoAaA), Jun Yang (Chalmers), Chen-Yu Yu (IoAaA).

Forskningsarbejdet her har anvendt data indhøstet med Global Millimeter VLBI Array (GMVA), som består af teleskoper, som drives af Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM), Onsala Space Observatory (OSO), Metsähovi Radio Observatory (MRO), Yebes, the Korean VLBI Network (KVN), the Green Bank Telescope (GBT) og the Very Long Baseline Array (VLBA).

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council (NSTC) i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

 

Greenland Telescope (GLT) geninstallation, genopbyggelse og drift varetages af Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) og the Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

 

• Forskningsartiklen
• Fotos af ALMA
• For journalister: du kan abonnere på vore pressemeddelelser under embargo og på dit eget sprog
• For forskerne: har du en god historie? Giv os et praj

Kontakter

Ru-Sen Lu
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences
Shanghai, People’s Republic of China
Tel: +86-21-34776078
Email: rslu@shao.ac.cn

Keiichi Asada
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica
Taipei, Taiwan, ROC
Tel: +886-2-2366-5410
Email: asada@asiaa.sinica.edu.tw

Thomas P. Krichbaum
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel: +49 228 525 292
Email: tkrichbaum@mpifr.de

Kazuhiro Hada
National Astronomical Observatory of Japan
Oshu, Japan
Tel: +81-197-22-7129
Email: kazuhiro.hada@nao.ac.jp

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Email: press@eso.org

Ole J. Knudsen (press contact Danmark)
ESO Science Outreach Network and Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
Email: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2305 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.