Lehdistötiedote

Tähtitieteilijät ovat paljastaneet Linnunradan keskustan mustan aukon reunalla kiertyvän voimakkaan magneettikentän

27. maaliskuuta 2024, Turku

Event Horizon Telescope (EHT) -yhteistyöverkoston ottamassa uudessa kuvassa näkyy voimakkaita ja järjestäytyneitä magneettikenttiä, jotka lähtevät kierteisesti supermassiivisen mustan aukon Sagittarius A*:n (Sgr A*) reunalta. Tämä ensimmäinen polarisoidun valon alueen kuva Linnunradan galaksin sydämessä lymyävästä hirviöstä on paljastanut magneettikentän rakenteen, joka on hämmästyttävän samanlainen kuin M87-galaksin keskellä olevalla mustalla aukolla. Tämä viittaa siihen, että kaikilla mustilla aukoilla voi olla voimakkaita magneettikenttiä. Samankaltaisuus viittaa myös siihen, että myös Sgr A*:ssä on piilossa oleva suihku. Tulokset julkaistiin tänään The Astrophysical Journal Letters -lehdessä.

Vuonna 2022 tutkijat esittelivät ensimmäisen Sgr A*:n kuvan useissa lehdistötilaisuuksissa eri puolilla maailmaa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) mukaan lukien. Sgr A* sijaitsee noin 27 000 valovuoden päässä Maasta. Vaikka Linnunradan supermassiivinen musta aukko on yli tuhat kertaa pienempi ja kevyempi kuin M87, joka on ensimmäinen kuvattu musta aukko, havainnot paljastivat, että nämä kaksi näyttävät hämmästyttävän samanlaisilta. Tämä sai tutkijat miettimään, onko näillä kahdella ulkonäön lisäksi muita yhteisiä piirteitä. Selvittääkseen tätä tutkimusryhmä päätti tutkia Sgr A*:ta polarisoidussa valossa. Aiemmat tutkimukset M87:n mustan aukon (M87*) ympäristöstä paljastivat, että sitä ympäröivät magneettikentät mahdollistivat sen, että musta aukko pystyy lähettämään voimakkaita materiasuihkuja ympäristöönsä. Uuden tutkimuksen kuvat ovat paljastaneet, että myös Sgr A*:n kohdalla tilanne saattaa olla samankaltainen.

"Olemme nyt havainneet, että Linnunradan keskellä olevan mustan aukon lähellä on voimakkaita, kiertyneitä ja järjestäytyneitä magneettikenttiä", sanoi Sara Issaoun, NASA Hubble Fellowship Program Einstein Fellow Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian Centeristä Yhdysvalloista ja projektin toinen johtaja. "Sgr A*:n polarisaatiorakenne on hämmästyttävän samanlainen kuin paljon suuremmalla ja voimakkaammalla M87*-mustalla aukolla, ja olemme oppineet, että vahvat ja järjestäytyneet magneettikentät ovat ratkaisevassa asemassa siinä, miten mustat aukot ovat vuorovaikutuksessa niitä ympäröivän kaasun ja aineen kanssa."

Valo on värähtelevää ja etenevää sähkömagneettista aaltoliikettä, jonka avulla kohteet näkyvät. Joskus valo värähtelee erityisesti tietyssä suunnassa, jolloin kutsumme sitä "polarisoiduksi". Vaikka polarisoitunut valo ympäröi meitä, ihmissilmä ei erota sitä "normaalista" valosta. Mustia aukkoja ympäröivässä plasmassa magneettikentän viivojen ympärillä kieppuvat hiukkaset aiheuttavat polarisaatiokuvion, joka on kohtisuorassa kenttää vastaan. Tämän ansiosta tähtitieteilijät voivat nähdä yhä tarkemmin, mitä mustien aukkojen alueilla tapahtuu, ja kartoittaa niiden magneettikentän rakennetta.

"Kuvaamalla mustien aukkojen läheisyydessä olevaa kuuman hehkuvan kaasun polarisoitunutta valoa voimme suoraan päätellä niiden magneettikenttien rakenteen ja voimakkuuden, jotka ohjaavat kaasu- ja materiavirtoja ja saavat energiaa mustasta aukosta", sanoi  Angelo Ricarte, Harvardin Black Hole Initiative -hankkeen apurahansaaja ja yksi hankkeen vetäjistä. "Polarisoitunut valo kertoo meille paljon enemmän astrofysiikasta, kaasun ominaisuuksista ja mekanismeista, joita mustan aukon ruokaillessa tapahtuu." 

Mustien aukkojen kuvaaminen polarisoidussa valossa ei kuitenkaan ole yhtä helppoa kuin polarisoitujen aurinkolasien käyttäminen, ja tämä pätee erityisesti Sgr A*:n kohdalla. Se muuttuu niin nopeasti, ettei se pysy kuvattaessa paikoillaan. Supermassiivisen mustan aukon kuvaaminen vaatii kehittyneempiä välineitä kuin ne, joita on aiemmin käytetty paljon vakaamman M87*:n kuvaamiseen. EHT-projektin tutkija Taipeissa sijaitsevan Academia Sinican tähtitieteen ja astrofysiikan instituutista Geoffrey Bower sanoi: "Koska Sgr A* liikkuu, kun yritämme ottaa siitä kuvaa, siitä oli vaikeaa saada aikaan edes polarisoimatonta kuvaa", ja hän lisäsi, että Sgr A*:n ensimmäinen kuva oli sen liikkeen vuoksi useiden kuvien keskiarvo. "Olimme helpottuneita, että kuvaaminen polarisoidulla valolla oli edes mahdollista. Jotkin mallit olivat aivan liian sekavia ja turbulentteja polarisoidun kuvan muodostamiseksi, mutta todellisuus ei ollut niin huono."

Mariafelicia De Laurentis, EHT:n apulaistutkijan sijainen ja Napolin Federico II -yliopiston professori Italiassa, sanoi: "Kahden mustan aukon otoksessa, joilla on hyvin erilaiset massat ja hyvin erilaiset isäntägalaksit, on tärkeää määrittää, miten ne ovat samanlaisia ja miten erilaisia. Koska molemmissa on todennäköisesti voimakkaita magneettikenttiä, niin se viittaa siihen, että tämä voi olla universaalia, ja ehkä  tämäntyyppisten kohteinen peruspiirre. Yksi näiden kahden mustan aukon yhtäläisyyksistä voisi olla suihku, mutta vaikka olemme kuvanneet hyvin selvän suihkun M87*:ssa, emme ole vielä löytäneet sellaista Sgr A*:sta."

Sgr A*:n havaintojen tekemiseksi yhteistyöverkosto yhdisti kahdeksan ympäri maailmaa sijaitsevaa teleskooppia luodakseen virtuaalisen Maan kokoisen teleskoopin, eli EHT:n. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), jossa ESO on mukana yhtenä kumppanina, ja ESO:n isännöimä Atacama Pathfinder Experiment (APEX), jotka molemmat sijaitsevat Pohjois-Chilessä, olivat osa verkostoa, joka teki havainnot vuonna 2017.  

"EHT:n suurimpana ja tehokkaimpana teleskooppina ALMA:lla oli keskeinen rooli tämän kuvan luomisessa", sanoi ESO:n María Díaz Trigo, Euroopan ALMA-ohjelman tutkija. "ALMA:lle suunnitellaan nyt "äärimmäistä uudistusta", Wideband Sensitivity Upgrade -päivitystä, joka tekee ALMA:sta entistäkin herkemmän ja pitää sen keskeisenä toimijana myös tulevissa EHT:n havainnoissa Sgr A*:sta ja muista mustista aukoista."

EHT on tehnyt useita havaintoja vuodesta 2017 lähtien, ja sen on määrä tehdä Sgr A* -havainto uudelleen huhtikuussa 2024. Kuvat paranevat joka vuosi, kun EHT ottaa käyttöön uusia teleskooppeja, suurempaa kaistanleveyttä ja uusia havaintotaajuuksia. Seuraavalle vuosikymmenelle suunnitellut laajennukset mahdollistavat Sgr A*:sta tarkat liikkuvat kuvat, jotka saattavat paljastaa piilossa olevan suihkun. Ne voisivat antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden samanlaisten polarisaatio-ominaisuuksien havaitsemiseen kuin muissa mustissa aukoissa. Toisaalta EHT:n laajentaminen avaruuteen tarkoittaisi mustista aukoista tarkempia kuvia kuin koskaan aiemmin.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty kahdessa EHT-kollaboraation julkaisemassa artikkelissa, jotka julkaistaan tänään The Astrophysical Journal Letters -lehdessä. Artikkelit ovat: "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring" (doi: XXX) ja "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII.: Physical interpretation of the polarized ring" (doi: XXX). 

ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) on kansainvälinen tähtitieteen tutkimusyksikkö, joka on ESO:n, Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön NSF:n ja Japanin kansallisten luonnontiedeinstituuttien NINS:n välinen kumppanuushanke yhteistyössä Chilen tasavallan kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa sen jäsenmaiden puolesta Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiede- ja teknologianeuvoston (NSTC) kanssa, sekä Itä-Aasiassa  yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korean tähtitieteen ja avaruustieteiden instituutin (KASI) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa sen jäsenmaiden puolesta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Linkit

• ALMA:n kuvia
• APEX:in kuvia
• ESO:n EHT Linnunrata -sivusto (, joka keskittyy Sgr A*:n tuloksiin)
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Sara Issaoun
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
Sähköposti: sara.issaoun@cfa.harvard.edu

Angelo Ricarte
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
Sähköposti: angelo.ricarte@cfa.harvard.edu

Geoffrey Bower
EHT Project Scientist
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taiwan
Sähköposti: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

Mariafelicia De Laurentis
EHT Deputy Project Scientist, University of Naples Federico II
Italy
Sähköposti: mariafelicia.delaurentis@unina.it

María Diaz Trigo
ALMA Programme Scientist, European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Sähköposti: mdiaztri@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2406.