Lehdistötiedote

Tähtitieteilijät ovat havainneet Linnunradan supermassiivisen mustan aukon ympärillä kieppuvaa kuumaa kaasukuplaa

22. syyskuuta 2022, Turku

Tähtitieteilijät ovat havainneet ALMA:n (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) avulla merkkejä Sagittarius A*:ta, eli galaksimme keskustan mustaa aukkoa kiertävästä 'kuumasta pisteestä'. Löytö edistää tietämystämme oman supermassiivisen mustan aukon arvoituksellisesta ja dynaamisesta ympäristöstä.

”Uskomme, että näemme kuuman kaasukuplan kiertävän Sagittarius A*:ä kiertoradalla, joka kooltaan vastaa Merkurius-planeetan kiertorataa. Yksi kierros kestää vain noin 70 minuuttia. Tämä tarkoittaa mieletöntä liikenopeutta, joka on noin 30% valon nopeudesta!”, Maciek Wielgus Bonnista Saksassa sijaitsevan Max Planckin radiotähtitieteen instituutista kertoi. Hän johti tänään Astronomy & Astrophysics -lehdessä julkaistua tutkimusta.

Havainnot tehtiin Euroopan eteläisen observatorion (ESO) yhteisomistuksessa olevan ALMA-radioteleskoopin avulla, joka sijaitsee Chilen Andeilla. Havainnot olivat osa Event Horizon Telescope (EHT) yhteistyöverkoston kampanjan aikana tehtyjä mustien aukkojen havaintoja. Huhtikuussa 2017 EHT:n havainnoissa yhdistettiin kahdeksan koko maapallon kattaneen radioteleskoopin havainnot, joissa ALMA oli mukana. Nämä havainnot johtivat hiljattain julkaistuun ensimmäiseen Sagittarius A*:n kuvaan.  Wielgus ja hänen kollegansa, jotka ovat EHT-yhteistyön jäseniä, käyttivät ALMA:n tietoja EHT-datan kalibrointiin. Data tallennettiin samanaikaisesti Sagittarius A*:n EHT-havaintojen kanssa. Tutkimusryhmän yllätykseksi pelkästään ALMA:n havaintoja käyttämällä mustan aukon ominaisuuksista löytyi lisää viitteitä. 

Sattumalta osa havainnoista tehtiin pian sen jälkeen, kun galaksimme keskustasta oli nähty tulevan röntgenpurkaus, jonka  NASAn Chandra-avaruuskaukoputki havaitsi. Tällaisten energiapurkausten, joitka on aiemmin havaittu röntgen- ja infrapunateleskoopeilla, uskotaan liittyvän niin kutsuttuihin ”kuumiin pisteisiin” (hot spots). Nämä ovat kuuman kaasun kuplia, jotka kiertävät mustan aukon lähellä erittäin nopeasti. 

”Todella uutta ja mielenkiintoista on se, että tällaisia purkauksia oli toistaiseksi havaittu Sagittarius A*:sta selvästi vain röntgen- ja infrapunahavainnoissa. Tässä tutkimuksessa näemme ensimmäistä kertaa erittäin selvästi, että mustaa aukkoa kiertävät kuumat pisteet näkyvät myös radiohavainnoissa”, Wielgus sanoi. Hän työskentelee myös Puolan Nicolaus Copernicus Astronomical Centre-keskuksessa ja Black Hole Initiativessä Harvardin yliopistossa Yhdysvalloissa. 

”Ehkä nämä infrapuna-aallonpituuksilla havaitut kuumat pisteet ovat osoitus samasta fysikaalisesta ilmiöstä. Infrapunasäteilyä lähettävien kuumien pisteiden jäähtyessä, ne tulevat näkyviin pidemmillä aallonpituuksilla, kuten ALMA:n ja EHT:n havaitsemilla alueilla”, Jesse Vos, tohtorikoulutettava Radboudin yliopistossa Alankomaissa sanoi. Hän oli myös mukana tässä tutkimuksessa.

Purkausten ajateltiin pitkään olevan peräisin erittäin kuumassa kaasussa ilmenevistä magneettisista vuorovaikutuksista; kaasusta, joka kiertää hyvin lähellä Sagittarius A*:ä. Uudet havainnot tukevat tätä ajatusta. ”Olemme nyt löytäneet vahvoja todisteita näiden purkausten magneettisesta alkuperästä ja havaintomme antavat meille vihjeen myös prosessiin liittyvästä geometriasta. Uudet havainnot ovat erittäin hyödyllisiä tapahtumien teoreettisen tulkinnan rakentamisessa”, yksi artikkelin kirjoittajista Monika Mościbrodzka Radboudin yliopistosta, sanoi

ALMA:n avulla tähtitieteilijät voivat tutkia Sagittarius A*:n polarisoitunutta radiosäteilyä, mitä voidaan käyttää mustan aukon magneettikentän tutkimisessa. Tutkimusryhmä hyödynsi näitä havaintoja teoreettisten mallien kanssa saadakseen lisätietoja kuuman pisteen muodostumisesta ja sen ympäristöstä mukaan lukien Sagittarius A*:ta ympäröivän magneettikentän. Heidän tutkimuksensa avulla magneettikentän muodollle saadaan määritettyä tarkemmat rajat kuin aiemmilla havainnoilla. Tämä auttaa tähtitieteilijöitä mustan aukon luonteen ja sen ympäristön tutkimisessa.

Havainnot vahvistavat joitakin aikaisempia tuloksia, jotka on tehty ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) avulla infrapuna-alueella. Sekä GRAVITY:n, että ALMA:n datat viittaavat siihen, että purkaukset ovat peräisin noin 30 prosenttia valon nopeudella taivaalla myötäpäivään kiertävästä kuuman kaasun kasaantumasta. Kuuman pisteen kiertorata on lähes taivaan tasossa.

”Tulevaisuudessa meidän pitäisi pystyä seuraamaan kuumia pisteitä eri taajuuksilla yhteisesti koordinoitujen moniaallonpituushavaintojen avulla hyödyntäen sekä GRAVITY:n, että ALMA:n havaintoja. Tällaisen kampanjan onnistuminen olisi todellinen merkkipaalu ymmärtääksemme galaksimme keskustan purkausten fysiikkaa”, Ivan Marti-Vidal Valèncian yliopistosta Espanjasta ja yksi tutkimuksen kirjoittajista, sanoi.

Tutkimusryhmä toivoo pystyvänsä havaitsemaan näitä kiertävän kaasun kasaantumia EHT:n avulla suoraan, sekä he toivovat pystyvänsä tekemään havaintoja yhä lähempää mustaa aukkoa ja saavansa siitä lisää tietoa. ”Toivottavasti jonain päivänä voimme luottavin mielin sanoa, että tiedämme 'oikeasti' mitä Jousimies A*:ssä tapahtuu”, Wielgus sanoi lopuksi.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa: “Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations”, joka julkaistaan Astronomy & Astrophysics (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244493) lehdessä.

Tutkimuksessa ovat olleet mukana seuraavat tahot: M. Wielgus (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Saksa [MPIfR]; Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Polish Academy of Sciences, Puola; Black Hole Initiative at Harvard University, Yhdysvallat [BHI]), M. Moscibrodzka (Department of Astrophysics, Radboud University, Alankomaat [Radboud]), J. Vos (Radboud), Z. Gelles (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Yhdysvallat ja BHI), I. Martí-Vidal (Universitat de València, Espanja), J. Farah (Las Cumbres Observatory, Yhdysvallat; University of California, Santa Barbara, Yhdysvallat), N. Marchili (Italian ALMA Regional Centre, INAF-Istituto di Radioastronomia, Italia ja MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Italia ja Universidade de São Paulo, Brasilia), sekä H. Messias (Joint ALMA Observatory, Chile).

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
• ALMA:n kuvia
• Ensimmäisen musta aukko kuvan lehdistötiedote
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
  
• Tukija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Pasi Nurmi
University of Turku
Turku, Finland
Puh.: 0294504358
Sähköposti: pasnurmi@utu.fi

Maciek Wielgus
Max Planck Institute for Radio Astronomy
Bonn, Germany
Puh.: +48 602417268
Sähköposti: maciek.wielgus@gmail.com

Monika Mościbrodzka
Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
Puh.: +31-24-36-52485
Sähköposti: m.moscibrodzka@astro.ru.nl

Ivan Martí Vidal
University of Valencia
Valencia, Spain
Puh.: +34 963 543 078
Sähköposti: i.marti-vidal@uv.es

Jesse Vos
Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
Matkapuhelin: +31 6 34008019
Sähköposti: jt.vos@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Connect with ESO on social media