Hoppa till innehåll

Nr 30 2020

Einstein jobbar på i Vintergatan

Excerpt från ett fylligt ESO-mess:

Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori är banorna kring ett massivt objekt inte slutna, som i Newtons gravitationsteori, utan rör sig framåt i banplanet. Denna välkända effekt, som först kunde ses i planeten Merkurius bana runt solen, utgjorde det första beviset för den allmänna relativitetsteorin. Hundra år senare har vi nu kunnat detektera samma effekt i rörelsen hos en stjärna runt den kompakta radiokällan Sagittarius A* i Vintergatans centrum.
”Detta observationella genombrott stärker indicierna för att Sagittarius A* är ett supermassivt svart hål med en massa som är 4 miljoner gånger större än solens” säger Reinhard Genzel, föreståndare för Max Planckinstitutet för extraterrest fysik (MPE) i Garching, Tyskland, och upphovspersonen till det 30 år långa forskningsprojekt som har lett fram till resultatet.
Sagittarius A, och den täta hop med stjärnor som kretsar kring den, ligger på 26 000 ljusårs avstånd från solen. Objektet utgör ett unikt laboratorium för att studera extrem fysik i en tidigare outforskad gravitationsregim.

En av stjärnorna i hopen, S2, rör sig så nära som 20 miljarder kilometer (120 gånger avståndet mellan jorden och solen) från det svarta hålet och är en av de stjärnor som kommer närmast. Omloppstiden för S2 är 16 år och vid den närmaste punkten rör sig stjärnan med nästan 3 procent av ljushastigheten.

”Efter att ha följt stjärnans rörelse under mer än 25 års tid ser vi nu att de extremt noggranna observationerna påvisar S2:s Schwarzschildprecession runt Sagittarius A” säger Stefan Gliesen vid MPE, som ledde analysen av observationerna som publicerats i Astronomy Astrophysics.
De flesta stjärnor och planeter har ickecirkulära banor och rör sig därför på olika avstånd från de objekt de går i omlopp kring. S2:s bana precesserar, vilket innebär att positionen för den punkt i banan där stjärnan är närmast det svarta hålet förflyttas för varje varv. Därmed roterar banan långsamt och stjärnan rör sig i en rosettformad rörelse.

Storleken på denna precession enligt den allmänna relativitetsteorin och observationerna stämmer mycket väl överens. Effekten kallas Schwarzschildprecession och har aldrig tidigare observerats för en stjärna i omloppsbana kring ett supermassivt svart hål.
Observationerna med ESO:s VLT ger också astronomerna möjlighet att lära sig mer om området kring det svarta hålet. ”Eftersom stjärnans rörelse följer den allmänna relativitetsteorins förutsägelse så väl kan vi sätta hårda gränser för hur mycket osynligt material, som mörk materia eller mindre svarta hål, som kan finnas runt Sagittarius A. Detta  är av stort intresse för att förstå hur supermassiva svarta hål bildas och utvecklas” säger Guy Perrin och Karine Perrault, ledare för den franska delen av forskarlaget. Resultatet är kulmen på 27 års observationer av stjärnan S2 med olika instrument på ESO:s VLT i Atacamaöknen i Chile.

Forskarna gjorde över 330 positionsbestämningar av stjärnan med hjälp av de tre instrumenten GRAVITY, SINFONI och NACO. Den långa observationstiden var nödvändig för att kunna följa stjärnans rörelse i sin helhet runt det svarta hålet. Forskningen utfördes av ett internationellt forskarlag under ledning av Frank Eisenhauer vid MPE med deltagare från Frankrike, Portugal, Tyskland och ESO. Forskarna utgör GRAVITY-kollaborationen, namngiven efter ett instrument som de konstruerade för VLT:s interferometer. Denna samlar ljuset från de fyra 8-metersteleskopen för att skapa ett superteleskop med en diameter motsvarande 130 meter. Samma forskarlag rapporterade 2018 en annan effekt som förutsades av den allmänna relativitetsteorin, nämligen att ljuset från S2 förskjuts mot längre (rödare) våglängder när stjärnan passerar nära Sagittarius A. 
”Vårt tidigare resultat visade att ljuset som sänds ut från stjärnan följer de effekter som förutsägs av den allmänna relativitetsteorin. Nu har vi visat att också stjärnan känner av samma effekter” säger Paulo Garcia, astronom vid Portugals Centrum för astrofysik och gravitation och en av forskningsledarna för GRAVITY-projektet.
Forskarna tror att de med hjälp av det kommande Extremely Large Telescope kommer att kunna se mycket svagare stjärnor som rör sig ännu närmare det supermassiva svarta hålet. ”Med lite tur kan vi fånga stjärnor som passerar så nära att de känner av det svarta hålets spinn, alltså dess rotationsrörelse” säger Andreas Eckart från Kölns universitet, även han forskningsledare i projektet.

Detta skulle innebära att astronomerna kan bestämma de två storheter, spinn och massa, som karaktäriserar Sagittarius A* och som bestämmer beskaffenheten på rummet och tiden runt det svarta hålet. ”Detta skulle innebära ytterligare en helt ny nivå i vår möjlighet att testa de relativistiska effekterna” säger Eckhart.

Var kom Hilmas spiraler ifrån?

Jag njöt som många andra av tv-filmen om konstnärinnan Hilma af Klint. Var kom hennes inspiration av spiralen i sitt måleri ytterst ifrån? Det var inte förvånande att hon läst flera astronomiböcker.

Dokun finns här på SVT Play.

Denna studie kallad Urkaos är från – 1906!!! (Bildkälla: Wikipedia)

Friska pengar till ”de våra”

Mitt i coronaeländer rapporteras om en del positiva nyheter inom naturvetenskapen.

Vetenskapsrådet har t ex beviljat skapligt stora anslag till prof Anne L’Huillier vid Lunds universitet med projektet QPAP Quantum Physics with Attosecond Pulses, och i Uppsala får prof Susanne Höfner slantar för att syssla med projektet ”Explaining the winds of cool giant and supergiant stars with global 3D models”.

Det senare låter väldigt – ”Betelgeuskt”?

Hannes Alfvéns väg är på väg

I samband med att det nya campuset Albano vid Stockholms Universitet tillkommer, har gatan som går längs den norra sidan av Alba Nova fått nytt namn, vägnamnet ändras från Roslagsvägen till – Hannes Alfvéns väg.

Skiftet sker 1 maj.

Detta berättar ett mess från Stockholm förmedlat via Jesper Sollerman.

Vi kan bara tycka att detta är en förnämlig och hedersam hyllning. I den stan jag bor i (den heter Malmö, inte Malmeee) har jag länge slagits för några nya gatunamn. Byråkraterna är som de är: De godkänner inte att gamla gatunamn ska ändras, ity då måste ett företag där ändra på sin gatuadress på brevpapper t ex. Och det är ju förenat med utgifter.

Joanna Rose hedersdoktor i Stockholm

Från SU kom beskedet att bland årets hedersdoktorer återfanns namnet Joanna Rose, som är vetenskapsjournalist och författare. Sedan 1980-talet har hon följt utforskningen av universum på Sveriges Radio och som redaktör för Forskning & Framsteg där hon skrev om astronomi, fysik och filosofi. Hon skriver om det minsta och det största i världsalltet, om vad som finns och vad vi kan veta, om artificiell intelligens och medvetandets natur – spännvidden är stor.

Joanna Rose, vetenskapsjournalist och författare, är en av årets hedersdoktorer vid Stockholms universitet. Foto: Kuba Rose

Hennes senaste bok, Kosmiskt pussel, berättar om de senaste framstegen i den vetenskapliga bilden av universum. Den boken recenserade jag faktiskt i Populär Astronomi, inte helt okritiskt vad jag kommer ihåg.

Lämna ett svar