eso2105is — Fréttatilkynning

Stjörnufræðingar ljósmynda segulsviðið við risasvartholið í M87

24. mars 2021

Samstarfsverkefnið Event Horizon Telescope (EHT), sem náði að taka fyrstu ljósmyndina af risasvartholinu í sporvöluvetrarbrautinni Messier 87, birti í dag nýja mynd af þessu sama svartholi í skautuðu ljósi. Er þetta í fyrsta sinn sem stjörnufræðingum tekst að mæla skautun ljóss svo nálægt svartholi en það er merki um sterkt segulsvið. Mikilvægi mælinganna eru ekki síst fólgið í því að skýra hvernig orkuríku strókarnir frá M87, sem er í 55 milljón ljósára fjarlægð, verða til og skjótast út í geiminn.

„Þetta er mikilvæg mynd og eykur skilning okkar á því hvernig segulsvið virka í kringum svarthol og hvernig það knýr öfluga stróka sem skaga langt út úr vetrarbrautinni,“ sagði Monika Mościbrodzka í vinnuhópi EHT um skautunarmælingar og aðjúnkt við Radboud háskóla´i Hollandi.

Vísindamenn birtu fyrstu ljósmyndina af svartholi þann 10. apríl árið 2019. Á myndinni sást rauðgulur bjarmi af hring og dökkt svæði í miðjunni – skugginn af svartholinu sjálfu. Síðan hefur EHT samstarfið rýnt betur í mælingarnar á risasvartholinu sem aflað var tveimur árum fyrr og komist að því, að stór hluti ljóssins er skautað.

„Þetta er stór áfangi. Skautun ljóssins geymir upplýsingar sem gera okkur kleift að skilja eðlisfræðina að baki myndinni sem birt var í apríl 2019. Það gátum við ekki áður,“ sagði Iván Martí-Vidal sem einnig er í skautunarhópi EHT og vísindamaður við GenT í Valencia háskóla á Spáni. „Það tók okkur fáein ár að vinna myndina af skautun ljóssins, aðallega vegna þess hve tæknilega flókið það var að afla gagnanna og greina þau,“ bætti hann við.

Ljós verður skautað þegar það ferðast í gegnum síur eins og skautaðar linsur á sólgleraugum (polarised) og líka þegar það berst frá heitum stöðum í geimnum þar sem sterkt segulsvið er til staðar. Skautuð sólgleraugu hjálpa okkur að sjá betur með því að draga úr endurkasti og glýju, svo sem af vatnsborði eða rykugum glugga. Á sama hátt geta stjörnufræðingar skerpt myndir af svæðum í kringum svartholið með því að skoða hvernig ljósið þaðan er skautað. Með öðrum orðum, ljósskautunin gerir stjörnufræðingum kleift að kortleggja segulsviðslínurnar við innri jaðar svartholsins.

„Nýju myndirnar af ljósskautuninni eru lykillinn að því að skilja hvernig segulsviðið gerir svartholinu kleyft að gleypa efni og mynda strókana öflugu,“ sagði Andrew Chael NASA Hubble fræðimaður í EHT samstarfinu og Princeton Center for Theoretical Science og Princeton Gravity Initiative í Bandaríkjunum.

Á myndum af M87 sést áberandi bjartur orku- og efnisstrókur skaga langt út í geiminn frá svartholinu í miðjunni. Þessir strókar eru með dularfyllstu og orkuríkustu einkennum vetrarbrautarinnar. Mestur hluti þess efnis sem er nálægt innri brún svartholsins fellur inn í það og á aldrei afturkvæmt. Hluti sleppur þó burt augnabliki áður og skýst í strókunum langt út í geiminn.

Stjörnufræðingar hafa reitt sig á mismunandi líkön af hegðun efnis nærri svartholinu til að skilja betur þetta ferli. Þau vita hvorki nákvæmlega hvernig strókarnir skjótast frá miðjunni né hvernig efni fellur inn í svartholið. Svæðið sem um ræðir er álíka stórt og sólkerfið okkar. Nýju myndirnar frá EHT af svartholinu og skugga þess í skautuðu ljósi gera stjörnufræðingum kleift, í fyrsta sinn, að skyggnast inn að því svæði þar sem þetta ferli á sér stað, þ.e. svæðið þar sem efnið fellur inn og kastast út.

Mælingar EHT gefa upplýsingar um uppbyggingu segulsviðsins rétt fyrir utan svartholið. Stjörnufræðingarnir komust að því að eingöngu þau kennilegu líkön sem tóku mjög segulmagnað gas með í reikninginn gátu útskýrt það sem við sjáum við sjóndeildina.

„Mælingarnar benda til þess að við brún svartholsins sé segulsviðið nægilega sterkt til þess að halda aftur af heitu gasi og hjálpa því að sleppa burt. Aðeins það gas sem sleppur í gegnum sviðið fellur inn að sjóndeildinni, brún svartholsins,“ sagði Jason Dexter, lektor við Coloradoháskóla í Boulder í Bandaríkjunum sem er janframt í samstarfshópi EHT.

Tengja þurfti saman átta sjónauka víðsvegar um heim til þess að rannsaka svartholið í miðju M87, þar á meðal Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og Atacama Pathfinder Experiment (APEX) sem ESO á hlutdeilt í. Þannig var útbúinn einn risavaxinn sjónauki á stærð við Jörðina, Event Horizon Telescope (EHT). Þannig náðist næg upplausn til að greina svartholið. Sú upplausnin jafngildir því að sjá golfkúlu á tungilinu frá jörðinni.

„Evrópskir stjarnvísindamenn léku lykilhlutverk í EHT og rannsókninni, þökk sé framlagi ALMA og APEX á suðurhveli,“ sagði Ciska Kemper vísindamaður hjá ESO sem starfar við ALMA. „ALMA loftnetin 66 aflaði meginþorra gagnanna um skautaða ljósið en APEX var nauðsynlegt til að kvarða myndina.“

„Mælingar ALMA voru líka ómissandi til að kvarða ljósmyndina og túlka mælingar EHT, sem og að setja skorður á kennileg líkön sem skýra hvernig efni hegðar sér nálægt sjóndeild svartholsins,“ sagði Ciriaco Goddi, vísindamaður við Radboud háskóla og Leiden stjörnustöðina í Hollandi, sem stýrði hliðarrannsókn sem notaði aðeins mælingar ALMA.

EHT sjónaukinn gerði teyminu kleift að sjá skugga svartholsins og ljóshringinn í kring. Nýja myndin af skautaða ljósinu sýnir að hringurinn er segulmagnaður. NIðurstöðurnar eru birtar í dag í tveimur greinum í Astrophysical Journal Letters frá EHT samstarfinu. Yfir 300 vísindamenn frá ýmsum stöfnunum og háskólum um allan heim tóku þátt í rannsókninni.

„EHT þróast hratt þökk sé tæknilegum uppfærslum á sjónaukanetinu og nýjum sjónaukum sem bætast við. Við væntum þess að mælingar EHT í framtíðinni muni leiða enn betur í ljós uppbyggingu segulsviðsins í kringum svartholið og segja okkur meira um eðlisfræði heita gassins á svæðinu,“ sagði Jongho Park, vísindamaður við East Asian Core Observatories Association við Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics í Taipei.

Frekari upplýsingar

Greint er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í tveimur greinum eftir EHT samstarfið í Astrophysical Journal Letters „First M87 Event Horizon Telescope Results VII: Polarization of the Ring“ (doi: 10.3847/2041-8213/abe71d) og „First M87 Event Horizon Telescope Results VIII: Magnetic Field Structure Near The Event Horizon“ (doi: 10.3847/2041-8213/abe4de). Greint er frá hliðarrannsókninni í greininni „Polarimetric properties of Event Horizon Telescope targets from ALMA" (doi: 10.3847/2041-8213/abee6a) eftir Goddi, Martí-Vidal, Messias og EHT samstarfið, sem verður birt í Astrophysical Journal Letters.

Í EHT samstarfinu eru meira en 300 vísindamenn frá Afríku, Asíu, Evrópu og Norður- og Suður-Ameríku. Þetta alþjóðlega samstarfsverkefni snýst um að taka skýrustu myndirnar af svartholi með hjálp sjónauka á stærð við Jörðina. EHT tengir saman sjónauka um allan heim með stuðningi alþjóðlegra stofnana svo úr verður nýtt mælitæki með mestu greinigæði sem náðast hafa.

Sjónaukarnir sem um ræðir eru: ALMA, APEX, Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) 30-meter Telescope, IRAM NOEMA Observatory, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope (LMT), Submillimeter Array (SMA), Submillimeter Telescope (SMT), South Pole Telescope (SPT), Kitt Peak Telescope, og Greenland Telescope (GLT).

Í EHT samstarfinu eru þrettán stofnanir: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute for Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University and the Smithsonian Astrophysical Observatory. 

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni ESO, National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, í samvinnu við Chile. ALMA er fjármögnuð af ESO fyrir hönd aðildarríkja þess, af NSF í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og NINS í samvinnu við Academia Sinica (AS) í Taívan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd aðildarríkjanna en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

BlackHoleCam rannsóknarteymið hlaut 14 milljón evra Synergy styrk árið 2013 frá evrópska rannsóknarráðinu. Umsjón með mælingum hafa Heino Falcke, Luciano Rezzolla og Michael Kramer og rannsóknarstofnanirnar JIVE, IRAM, MPE Garching, IRA/INAF Bologna, SKA pg ESO. BlackHoleCam er hluti af Event Horizon Telescope samstarfinu.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Monika Mościbrodzka
Radboud Universiteit
Nijmegen, The Netherlands
Sími: +31-24-36-52485
Tölvupóstur: m.moscibrodzka@astro.ru.nl

Ivan Martí Vidal
Universitat de València
Burjassot, València, Spain
Sími: +34 963 543 078
Tölvupóstur: i.marti-vidal@uv.es

Ciska Kemper
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Sími: +49(0)89-3200-6447
Tölvupóstur: Francisca.Kemper@eso.org

Andrew Chael
Princeton University Center for Theoretical Science
Princeton, New Jersey, USA
Tölvupóstur: achael@princeton.edu

Jason Dexter
University of Colorado Boulder
Boulder, Colorado, USA
Sími: +1 303-492-7836
Tölvupóstur: jason.dexter@colorado.edu

Jongho Park
Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics
Taipei
Sími: +886-2-2366-5462
Tölvupóstur: jpark@asiaa.sinica.edu.tw

Ciriaco Goddi
Radboud University and Leiden Observatory
Nijmegen and Leiden, The Netherlands
Tölvupóstur: c.goddi@astro.ru.nl

Sara Issaoun
EHT collaboration member at Radboud Universiteit
Nijmegen, The Netherlands
Sími: +31 (0)6 84526627
Tölvupóstur: s.issaoun@astro.ru.nl

Huib Jan van Langevelde
EHT Project Director, Joint Institute for VLBI ERIC
Dwingeloo, The Netherlands
Sími: +31-521-596515
Farsími: +31-62120 1419
Tölvupóstur: langevelde@jive.eu

Geoffrey C. Bower
EHT Project Scientist, Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics
Hilo, HI, USA
Farsími: +1 (510) 847-1722
Tölvupóstur: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

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

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2105.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2105is
Nafn:Messier 87
Tegund:Local Universe : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment
Science data:2021ApJ...910L..14G

Myndir

A view of the M87 supermassive black hole in polarised light
A view of the M87 supermassive black hole in polarised light
texti aðeins á ensku
View of the M87 supermassive black hole and jet in polarised light
View of the M87 supermassive black hole and jet in polarised light
texti aðeins á ensku
View of the M87 jet in the visible and polarised-light view of the jet and supermassive black hole
View of the M87 jet in the visible and polarised-light view of the jet and supermassive black hole
texti aðeins á ensku
ALMA image of M87 jet in polarised light
ALMA image of M87 jet in polarised light
texti aðeins á ensku
First Image of a Black Hole
First Image of a Black Hole
texti aðeins á ensku
Messier 87 Captured by ESO’s Very Large Telescope
Messier 87 Captured by ESO’s Very Large Telescope
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of the Black Hole at the heart of M87
Artist’s impression of the Black Hole at the heart of M87
texti aðeins á ensku
Messier 87 in the Constellation of Virgo
Messier 87 in the Constellation of Virgo
texti aðeins á ensku
ALMA & APEX's Crucial Contribution to the EHT
ALMA & APEX's Crucial Contribution to the EHT
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 235 Light: Astronomers Image Magnetic Fields at Black Hole's Edge
ESOcast 235 Light: Astronomers Image Magnetic Fields at Black Hole's Edge
texti aðeins á ensku
Zooming-in to the heart of M87 to see a new view of its black hole
Zooming-in to the heart of M87 to see a new view of its black hole
texti aðeins á ensku