ann24002 — Oznámenie

Meranie hmotnosti čiernej diery na diaľku demonštruje potenciál GRAVITY+

29. január 2024

Astronómovia po prvý raz priamo zmerali hmotnosť veľmi vzdialenej čiernej diery – svetlu z jej okolia trvalo 11 miliárd rokov, kým sa k nám dostalo. Skupina vedcov vedená Tarom Shimizuom z Inštitútu Maxa Plancka pre mimozemskú fyziku v Nemecku zistila, že čierna diera s názvom J0920 je približne o 320 milión krát hmotnejšia ako naše Slnko. Tento úspech, opísaný v článku publikovanom dnes v Nature, bol možný vďaka prístroju GRAVITY+; sérii aktualizácii, ktoré prebiehajú na interferometri veľmi veľkého ďalekohľadu (VLTI) ESO a jeho prístroja GRAVITY.

Na priame meranie hmotnosti čiernej diery astronómovia používajú ďalekohľady na sledovanie pohybu plynu a hviezd okolo nej. Čím rýchlejšie sa pohybujú, tým viac hmoty je uväznených za horizontom udalostí. Táto technika bola použitá na meranie hmotnosti blízkych čiernych dier, vrátane čiernej diery v strede Mliečnej dráhy. Vo veľmi veľkých vzdialenostiach je však tento pohyb mimoriadne ťažko pozorovateľný. To znamená, že podobné priame merania hmotnosti vzdialených čiernych dier, ktoré poskytujú pohľad do obdobia v histórii vesmíru, do obdobia rýchleho rastu galaxie a čiernej diery, neboli doteraz možné.

Priame meranie hmotnosti J0920 bolo možné až s prvou sadou vylepšení GRAVITY+. Tieto vylepšenia umožnili astronómom pozorovať slabý, vzdialený plyn okolo čiernej diery s väčšou presnosťou ako s predtým používanými technikami pomocou širokého zorného pola a mimoosového sledovania okrajov. Presné meranie hmotnosti J0920 je prvým krokom, ktorý astronómom pomôže pochopiť, ako čierne diery a galaxie rástli spolu v čase, keď bol vesmír len niekoľko miliárd rokov starý a galaxie sa stále formovali. Pre J0920 nové meranie hmotnosti odhaľuje, že čierna diera je asi štyrikrát menej hmotná, ako sa očakávalo vzhľadom na hmotnosť jej hostiteľskej galaxie; to naznačuje oneskorenie rastu čiernej diery v porovnaní s okolitou galaxiou.

GRAVITY+ využíva interferometriu na spojenie svetiel, ktoré prichádzajú zo štyroch ďalekohľadov s priemerom 8 metrov (UT) a sú súčasťou VLTI. Po dokončení bude obsahovať modernizovanú technológiu adaptívnej optiky. Táto technológia odstraňuje zhoršenie kvality obrazu spôsobené prechodom svetla zemskou atmosférou. Značne tým zvyšuje rozlišovaciu schopnosť ďalekohľadov. GRAVITY+ tiež implementuje jednu novú laserovú vodiacu hviezdu na každý z ďalekohľadov UT1-3 a využíva jeden z laserov, ktorý je v súčasnosti nainštalovaný na UT4 – slúži na pozorovanie najslabších a najvzdialenejších objektov súčasnosti.

Aktualizácie na GRAVITY+ sa implementujú postupne, aby sa zabezpečilo, že nedôjde k obmedzujúcim prerušeniam vedeckých operácií VLTI. To tiež umožňuje astronómom neustále testovať výkon GRAVITY+, keď je online. Očakáva sa, že celá rada aktualizácií bude dokončená v roku 2025. Nové funkcie budú prínosom pre všetky súčasné a budúce prístroje VLTI a vedcov, ktorí ich použijú.

——————–

More informations

This research was presented in a paper to appear in Nature titled “A dynamical measurement of the supermassive black hole mass in a quasar 11 billion years ago”.

The team is composed of R. Abuter (European Southern Observatory, Garching, Germany [ESO]), F. Allouche (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, France [Lagrange]), A. Amorim (Universidade de Lisboa – Faculdade de Ciências, Portugal and Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Portugal [CENTRA]), C. Bailet (Lagrange), A. Berdeu (Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, France [LESIA]), J. P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, France [UGA]), P. Berio (Lagrange), A. Bigioli (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]), O. Boebion (Lagrange), M.-L. Bolzer (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Germany [MPE], Department of Physics, Technical University Munich, Germany [TUM] and Univ. Lyon, ENS de Lyon, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, France [CRAL]), H. Bonnet (ESO), G. Bourdarot (MPE), P. Bourget (European Southern Observatory, Chile [ESO Chile]), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Germany [MPIA]), Y. Cao (MPE), R. Conzelman (ESO), M. Comin (ESO), Y. Clénet (LESIA), B. Courtney-Barrer (ESO Chile and Research School of Astronomy and Astrophysics, College of Science, Australian National University, Australia [ANU]), R. Davies (MPE), D. Defrère (KU Leuven), A. Delboulbé (UGA), F. Delplancke-Ströbele (ESO), R. Dembet (LESIA), J. Dexter (Department of Astrophysical & Planetary Sciences, JILA, University of Colorado, USA), P. T. de Zeeuw (Leiden University, The Netherlands), A. Drescher (MPE), A. Eckart (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Germany [MPIfR] and 1st Institute of Physics, University of Cologne, Germany [Cologne]), C. Édouard (LESIA), F. Eisenhauer (MPE), M. Fabricius (MPE), H. Feuchtgruber (MPE), G. Finger (MPE), N. M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Portugal [FEUP] and CENTRA), R. Garcia Lopez (School of Physics, University College Dublin, Ireland), F. Gao (MPIfR), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE and Departments of Physics and Astronomy, University of California, USA), J.P. Gil (ESO Chile), S. Gillessen (MPE), T. Gomes (CENTRA and FEUP), F. Gonté (ESO), C. Gouvret (Lagrange), P. Guajardo (ESO Chile), S. Guieu (IPAG), W. Hackenberg (ESO), N. Haddad (ESO Chile), M. Hartl (MPE), X. Haubois (ESO Chile), F. Haußmann (MPE), G. Heißel (LESIA and Advanced Concepts Team, European Space Agency, TEC-SF, ESTEC, The Netherlands), T. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), S.F. Hönig (School of Physics & Astronomy, University of Southampton, UK [Southampton]), M. Horrobin (Cologne), N. Hubin (ESO), E. Jacqmart (Lagrange), L. Jocou (IPAG), A. Kaufer (ESO Chile), P. Kervella (LESIA), J. Kolb (ESO), H. Korhonen (ESO Chile), S. Lacour (ESO and LESIA), S. Lagarde (Lagrange), O. Lai (Lagrange), V. Lapeyrère (LESIA), R. Laugier (KU Leuven), J.-B. Le Bouquin (IPAG), J. Leftley (Lagrange), P. Léna (LESIA), S. Lewis (ESO), D. Liu (MPE), B. Lopez (Lagrange), D. Lutz (MPE), Y. Magnard (IPAG), F. Mang (MPE and TUM), A. Marcotto (Lagrange), D. Maurel (IPAG), A. Mérand (ESO), F. Millour (Lagrange), N. More (MPE), H. Netzer (School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel [TAU]), H. Nowacki (IPAG), M. Nowak (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), S. Oberti (ESO), T. Ott (MPE), L. Pallanca (ESO Chile), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), R. Petrov (Lagrange), O. Pfuhl (ESO), N. Pourré (IPAG), S. Rabien (MPE), C. Rau (MPE), M. Riquelme (ESO), S. Robbe-Dubois (Lagrange), S. Rochat (IPAG), M. Salman (KU Leuven), J. Sanchez-Bermudez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico and MPIA), D.J.D. Santos (MPE), S. Scheithauer (MPIA), M. Schöller (ESO), J. Schubert (MPE), N. Schuhler (ESO Chile), J. Shangguan (MPE), P. Shchekaturov (ESO), T.T. Shimizu (MPE), A. Sevin (LESIA), F. Soulez (CRAL), A. Spang (Lagrange), E. Stadler (IPAG), A. Sternberg (TAU and Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, USA), C. Straubmeier (Cologne), E. Sturm (MPE), C. Sykes (Southampton), L.J. Tacconi (MPE), K.R.W. Tristram (ESO Chile), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPIfR), S. Uysal (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO), and G. Zins (ESO).

The GRAVITY+ upgrades are designed and built by the following institutes together with ESO:

Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics; Max Planck Institute for Astronomy; the University of Cologne (Germany)
Institut National des Sciences de l’Univers, French National Center for Scientific Research; Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble; Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique; the Lagrange Laboratory; the Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (France)
Instituto Superior Técnico’s Centre for Astrophysics and Gravitation; University of Lisbon; University of Porto (Portugal)
University of Southampton (UK)
Katholieke Universiteit Leuven (Belgium)

Contacts

Taro Shimizu
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Emai: shimizu@mpe.mpg.de

Antoine Mérand
VLTI Programme Scientist at ESO
Garching bei München, Germany
Email: amerand@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cell: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org
——————–

Pôvodný článok: https://www.eso.org/public/announcements/ann24002/

 

ESO*lar