Pressmeddelande

Astronomer tar den första bilden på det svarta hålet i Vintergatans centrum

12 maj 2022, Skurup

I dag avslöjar astronomer vid parallella presskonferenser runtom i världen, inklusive Europeiska sydobservatoriets (ESO) huvudkontor i Garching, den första bilden på det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum. Resultatet ger överväldigande bevis för att objektet faktiskt är ett svart hål och bidrar med värdefulla ledtrådar om hur dessa objekt, som tros finnas i centrum av de flesta galaxer, fungerar. Bilden producerades av ett världsomfattande forskarlag, Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, genom observationer med ett globalt nätverk av radioteleskop.

Bilden ger en efterlängtad inblick i det massiva objekt som befinner sig i centrum av vår galax. Forskare har tidigare observerat stjärnor som rör sig kring ett osynligt, kompakt och mycket massivt objekt i centrum av Vintergatan. Resultaten pekade starkt på att detta objekt - känt som Sagittarius A* (Sgr A*) – är ett svart hål, och dagens bild utgör det första direkta beviset för detta.

 

Även om vi inte kan se det svarta hålet självt, eftersom det är helt svart, avslöjar lysande gas i dess omgivning avgörande ledtrådar: en central mörk region (en så kallad skugga) omgiven av en ljus ringlik struktur. Den nya bilden fångar ljus som böjts av det kraftiga gravitationsfältet kring det svarta hålet, som är fyra miljoner gånger mer massivt än solen.

 

“Vi överraskades av hur väl storleken på denna ring överensstämde med förutsägelsen från Einsteins allmänna relativitetsteori” säger Geoffrey Bower, forskare vid EHT-projektet vid Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei. “Dessa oöverträffade observationer har starkt förbättrat vår förståelse för processerna i centrum av vår galax och ger nya insikter om hur dessa jättelika svarta hål samverkar med omgivningen”. EHT-kollaborationens resultat publiceras i dag i ett specialnummer av The Astrophysical Journal Letters.

 

Eftersom det svarta hålet är beläget på 27 000 ljusårs avstånd är dess skenbara storlek på himlen extremt liten – densamma som en vaniljmunk sedd på månens avstånd. För att avbilda objektet byggde forskarna upp EHT genom att koppla samman åtta radioteleskop för att att skapa en kraftfullt virtuellt teleskop lika stort som jorden [1]. EHT observerade Sgr A* under ett flertal nätter 2017 då det samlade data flera timmar i sträck, analogt med en långtidsexponering med en kamera.

 

EHT-nätverkets radioteleskop utgörs av bland annat Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) och Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) i Atacamaöknen i Chile, som delägs av ESO som också driver det på uppdrag av dess europeiska medlemsnationer. Europa bidrar också till EHT med 30-metersteleskopet vid IRAM i Spanien och sedan 2018 med NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) i Frankrike, liksom med en superdator som kombinerar EHT-data vid Max Planckinstitutet för radioastronomi i Tyskland. Dessutom bidrar Europa med forskningsfinansiering av EHT-projektet genom Europeiska forskningsrådet och Max Plancksällskapet i Tyskland.

 

“Det är mycket spännande att ESO har kunnat spela en så viktig roll i att avslöja de svarta hålens hemligheter, och Sgr A* i synnerhet, under så lång tid” säger ESO:s generaldirektör Javier Barcons. “ESO bidrog inte bara med EHT-observationer via ALMA och APEX utan möjliggjorde också ett flertal banbrytande tidigare observationer av galaxens centrum på dess observatorier i Chile.” [2]

 

Denna framgång för EHT följer efter den första bilden av ett svart hål, M87*, i centrum av den mer avlägsna galaxen M87 som publicerades 2019.

 

De två svarta hålen är häpnadsväckande lika, även om Vintergatans svarta hål är endast en tusendel av M87* [3]. “Randregionerna i dessa två svarta hål av vitt skilda massor i helt olika galaxer är anmärkningsvärt lika varandra” säger Sera Markoff, ordförande vid EHT Science Council och professor i teoretisk astrofysik vid Amsterdams universitet i Nederländerna. “Detta säger oss att relativitetsteorin styr dessa objekts utseende på nära håll, och att alla olikheter på större avstånd måste bero på skillnader i det material som omger de svarta hålen.”

 

Bedriften att avbilda Sgr A* är betydligt större än för M87*, även om Sgr A* ligger mycket närmare. EHT-forskaren Chi-kwan (‘CK’) Chan vid Stewardobservatoriet och Department of Astronomy and the Data Science Institute vid University of Arizona, USA, förklarar: “Gasen nära de svarta hålen rör sig med samma hastighet – nästan lika fort som ljuset – kring både Sgr A* och M87*. Men medan gasen tar många dygn eller veckor att röra sig runt det större M87* är omloppstiden kring Sgr A* bara några minuter. Detta innebär att ljusstyrkan och gasstrukturen hos Sgr A* förändrades snabbt och kontinuerligt under EHT-observationerna – det var lite grann som att försöka få en skarp bild av en hundvalp som jagar sin egen svans.”

 

Av denna anledning behövde forskarna utveckla nya metoder som tog hänsyn till gasrörelsen kring Sgr A*. M87* var ett enklare, mer stabilt mål, där alla bilder var närmast identiska, men Sgr A* var något helt annat. Bilden av det svarta hålet Sgr A* är därför ett medelvärde av de olika bilder som forskarlaget producerade, och avslöjar för första gången avslöjar den jätten som gömmer sig i galaxens centrum.

 

Resultatet var möjligt att nå tack vare idérikedomen hos de 300 deltagande forskarna från de 80 instituten världen över, som tillsammans utgör EHT-kollaborationen. Utöver konstruktionen av komplexa verktyg för att tolka data av Sgr A* arbetade forskarna intensivt i fem års tid för att med superdatorer kombinera och analysera informationen. Detta gjordes bland annat genom att bygga upp ett unikt bibliotek av simulerade svarta hål att jämföra med observationerna.

 

Forskarna är särkilt upprymda över att nu ha bilder av två svarta hål med drastiskt olika massor, vilket ger möjlighet att förstå deras skillnader och likheter. De har också börjat använda den nya informationen för att testa teorier och modeller för hur gas beter sig runt supermassiva svarta hål. Denna process känner man ännu inte helt till, men den tros spela en avgörande roll för hur galaxer bildas och utvecklas.

 

“Nu kan vi studera skillnaderna mellan dessa två supermassiva svarta hål för att få ny kunskap om hur denna process fungerar” säger EHT-forskaren Keiichi Asada vid Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei. “Vi har två bilder av svarta hål – ett av de största och ett av de minsta supermassiva svarta hålen vi känner till i universum – vilket betyder att vi på ett bättre sätt än någonsin tidigare kan testa hur gravitationen beter sig i dessa extrema miljöer.”

 

I forskarlaget ingår astronomer från Chalmers Institution för rymd, geo- och miljövetenskap: John Conway och Michael Lindqvist vid Onsala rymdobservatorium samt Chiara Ceccobello, som var verksam på avdelningen för Astronomi och plasmafysik när forskningen genomfördes.

 

“Det är tack vare långsiktiga satsningar på vetenskaplig infrastruktur i Sverige och runt om i världen som vi har kunnat erhålla den här underbara bilden. På Chalmers och Onsala rymdobservatorium är vi stolta över att ha levererat instrument och expertis till teleskopen APEX och ALMA, utan vilka denna bild inte hade varit möjlig”, säger John Conway. “Nu får vi för första gången se det svarta hålet i mitten av vår galax, Vintergatan. Det är långt närmare oss än dess motsvarighet i M87, som vi kunde se i den första bilden. Vi vet också mer om Vintergatans svarta hål än något annat svart hål. Den här bilden sätter våra teorier om rummets och tidens natur på prov. Det är en spännande tid att få arbeta med naturvetenskap”, säger Michael Lindqvist.

 

EHT utvecklas kontinuerligt: vid en stor observationskampanj i mars 2022 deltog fler teleskop än någonsin tidigare. Den pågående expansionen av EHT-nätverket, liksom betydande tekniska framsteg, kommer att göra det möjligt för forskarna att snart producera än mer imponerande bilder och även filmer av de svarta hålen.

Noter

[1] De teleskop som ingick i EHT när observationerna gjordes är: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), IRAM 30-meter Telescope, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), Submillimeter Array (SMA), UArizona Submillimeter Telescope (SMT) och South Pole Telescope (SPT). Sedan dess har Greenland Telescope (GLT), NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) och UArizona 12-meter Telescope på Kitt Peak tillkommit.

 

[2] ALMA är ett internationellt samarbete mellan ESO, US National Science Foundation (NSF), National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan, National Research Council (Canada), Ministry of Science and Technology (MOST; Taiwan), Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA; Taiwan), och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI; Sydkorea), i samarbete med Chile. Joint ALMA Observatory drivs av ESO Associated Universities, Inc./National Radio Astronomy Observatory (AUI/NRAO) och National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).

 

APEX är ett samarbete mellan Max Planckinstitutet för radioastronomi (Tyskland), Onsalaobservatoriet (Sverige) och ESO, och drivs av ESO. IRAM:s 30-metersteleskop drivs av partnerorgansationerna MPG (Tyskland), CNRS (Frankrike) och IGN (Spanien). James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) drivs av East Asian Observatory på uppdrag av National Astronomical Observatory of Japan, ASIAA, KASI, National Astronomical Research Institute of Thailand, Center for Astronomical Mega-Science och organisationer i Storbritannien och Kanada. 

 

Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) drivs av INAOE och UMass. Submillimeter Array (SMA) drivs av SAO och ASIAA, Submillimeter Telescope (SMT) drivs av Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian och ASIAA, SMT drivs av University of Arizona, och South Pole Telescope (SPT) drivs av University of Chicago med EHT-instrumentering som utvecklats vid University of Arizona.

 

Greenland Telescope (GLT) drivs av ASIAA och Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). GLT ingår i ALMA-Taiwanprojektet och finansieras delvis av Academia Sinica (AS) och MOST. NOEMA drivs av IRAM och UArizona 12-meter Telescope vid Kitt Peak drivs av University of Arizona.

 

[2] En solid grund för tolkningen av denna nya bild har byggts genom tidigare forskning om Sgr A*. Astronomerna har känt till den ljusa, täta radiokällan i Vintergatans centrum i Skyttens stjärnbild sedan 1970-talet. Mätningar av banorna för ett flertal stjärnor mycket nära galaxens centrum under de senaste 30 åren, ledda av Reinhard Genzel (chef vid Max-Planckinstitutet för extraterrest fysik i Garching, Tyskland) och Andrea M. Ghez (professor vid Department of Physics and Astronomy vid University of California, Los Angeles, USA), har visat att den mest sannolika förklaringen till ett objekt av dess massa och densitet är ett supermassivt svart hål. ESO-teleskop (inklusive Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer) och Keckobservatoriet bidrog till detta projekt som tilldelades Nobelpriset i fysik 2020.

 

[3] Svarta hål är de enda objekt vi känner till vars massa skalar linjärt med storleken. Ett svart hål som är tusen gånger mindre än ett annat har också en tusendel av massan.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i dag i sex artiklar i tidskriften The Astrophysical Journal Letters.

 

EHT-kollaborationen omfattar 300 forskare i Afrika, Asien, Europa samt Nord- och Sydamerika. Syftet är att ta de mest detaljrika bilderna av svarta hål som är möjligt genom att skapa ett virtuellt radioteleskop av jordens storlek. 

 

I EHT ingår radioteleskopen ALMA och APEX vid ESO, IRAM:s 30-metersteleskop, James Clerk Maxwell Telescope, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope, South Pole Telescope, Kitt Peak Telescope samt Greenland Telescope.

 

EHT-konsortiet utgörs av 13 institut: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planckinstitutet för radioastronomi, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics och Radbouduniversitet. 

 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) är en internationell astronomisk anläggning som drivs i partnerskap mellan ESO, National Science Foundation (NSF, USA) och National Institutes of Natural Sciences (NINS, Japan), tillsammans med Chile. ALMA finansieras av ESO genom dess medlemsstater, av NSF i samarbete med National Research Council of Canada (NRC) och Ministry of Science and Technology (MOST), och av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Konstruktionen och driften av ALMA leds av ESO på uppdrag av dess medlemsstater, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO) genom Associated Universities, Inc. (AUI) för Nordamerika, och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) för Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) står för övergripande ledning och organisation under konstruktionen, driftsättningen och driften av ALMA.

 

APEX, Atacama Pathfinder EXperiment, är ett 12-metersteleskop för millimeter- och submillimetervåglängder. ESO driver APEX på en av de högst belägna observatorierna i världen, 5100 meter över havet på Chajnantorplatån i Chiles Atacamaöken. Teleskopet är ett samarbete mellan Max Planckinstitutet för radioastronomi (MPIfR), Onsala rymdobservatorium (OSO) och ESO. 

 

Det Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer. Där finns även två kartläggningsteleskop: VISTA som arbetar i infrarött ljus och VLT Survey Telescope som observerar i synligt ljus. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Huvudartiklar: 
  • Artikel I: The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way
  • Artikel II: EHT and Multi-wavelength Observations, Data Processing, and Calibration
  • Artikel III: Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole
  • Artikel IV: Variability, Morphology, and Black Hole Mass
  • Artikel V: Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole
  • Artikel VI: Testing the Black Hole Metric
• Kompletterande artiklar:
  • Artikel VII: Selective Dynamical Imaging of Interferometric Data
  • Artikel VIII: Millimeter Light Curves of Sagittarius A* Observed during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign
  • Artikel IX: A Universal Power Law Prescription for Variability from Synthetic Images of Black Hole Accretion Flows
  • Artikel X: Characterizing and Mitigating Intraday Variability: Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm-VLBI
• ESO:s EHT-webbsida 
• EHT:s website och pressmeddelanden 
• Bilder av ALMA 
• Bilder av APEX 

Kontakter

Geoffrey Bower
EHT Project Scientist, Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taipei and University of Hawaiʻi at Mānoa, US
Tel: +1-808-961-2945
E-post: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

Huib Jan van Langevelde
EHT Project Director, JIVE and University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tel: +31-521-596515
E-post: huib.van.langevelde@me.com

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2208-eht-mw som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.