The highly elliptical, 16-year-period orbit of the star S2 around the massive black hole candidate Sgr A ✻ is a sensitive probe of the gravitational field in the Galactic centre. Near pericentre at 120 AU ≈ 1400 Schwarzschild radii, the star has an orbital speed of ≈7650 km s −1 , such that the first-order effects of Special and General Relativity have now become detectable with current capabilities. Over the past 26 years, we have monitored the radial velocity and motion on the sky of S2, mainly with the SINFONI and NACO adaptive optics instruments on the ESO Very Large Telescope, and since 2016 and leading up to the pericentre approach in May 2018, with the four-telescope interferometric beam-combiner instrument GRAVITY. From data up to and including pericentre, we robustly detect the combined gravitational redshift and relativistic transverse Doppler effect for S2 of z = Δ λ / λ ≈ 200 km s −1 / c with different statistical analysis methods. When parameterising the post-Newtonian contribution from these effects by a factor f , with f = 0 and f = 1 corresponding to the Newtonian and general relativistic limits, respectively, we find from posterior fitting with different weighting schemes f = 0.90 ± 0.09| stat ± 0.15| sys . The S2 data are inconsistent with pure Newtonian dynamics.

GRAVITY is a new instrument to coherently combine the light of the European Southern Observatory Very Large Telescope Interferometer to form a telescope with an equivalent 130 m diameter angular resolution and a collecting area of 200 m 2 . The instrument comprises fiber fed integrated optics beam combination, high resolution spectroscopy, built-in beam analysis and control, near-infrared wavefront sensing, phase-tracking, dual-beam operation, and laser metrology. GRAVITY opens up to optical/infrared interferometry the techniques of phase referenced imaging and narrow angle astrometry, in many aspects following the concepts of radio interferometry. This article gives an overview of GRAVITY and reports on the performance and the first astronomical observations during commissioning in 2015/16. We demonstrate phase-tracking on stars as faint as m K ≈ 10 mag, phase-referenced interferometry of objects fainter than m K ≈ 15 mag with a limiting magnitude of m K ≈ 17 mag, minute long coherent integrations, a visibility accuracy of better than 0.25%, and spectro-differential phase and closure phase accuracy better than 0.5°, corresponding to a differential astrometric precision of better than ten microarcseconds ( μ as). The dual-beam astrometry, measuring the phase difference of two objects with laser metrology, is still under commissioning. First observations show residuals as low as 50 μ as when following objects over several months. We illustrate the instrument performance with the observations of archetypical objects for the different instrument modes. Examples include the Galactic center supermassive black hole and its fast orbiting star S2 for phase referenced dual-beam observations and infrared wavefront sensing, the high mass X-ray binary BP Cru and the active galactic nucleus of PDS 456 for a few μ as spectro-differential astrometry, the T Tauri star S CrA for a spectro-differential visibility analysis, ξ Tel and 24 Cap for high accuracy visibility observations, and η Car for interferometric imaging with GRAVITY.

Over the last two decades, mm-wave and terahertz (THz) technologies have advanced significantly, owing to their appealing properties in a variety of applications such as automotive paint materials, metamaterial structures, radio astronomy, the military, and medicine. Researchers have investigated various metamaterial structures to determine their permeability. The free-space measurement technique is widely used to determine the electrical properties of materials. The free-space measurement approach has gained popularity because it allows for more efficient measurements at higher millimetre-wave and terahertz frequencies. This is primarily due to its ease of use, non-destructive features, and ability to perform reflection and transmission measurements without interacting physically with the sample. The goal of this research is to create a free space material measurement system that can accurately determine permeability and permittivity. A software based on a modified NRW algorithm was developed to determine the permeability and permittivity of materials with high accuracy. High gain K-band and Ka-band horn antennas from 18 GHz to 39 GHz were designed using 3D printing technology to eliminate the need for the commercial measurement systems. To reduce measurement inaccuracies, a 3-D printed dielectric lens was designed and fabricated using 3-D printing technology, with the beam focus of the antenna optimized. 3-D printed horn antennas performed similarly to commercial horn antennas in terms of S11, gain, and 3-dB beamwidth. Furthermore, the permeability and permittivity of MUTs were determined with high accuracy using the software for the commercial horn antennas and 3-D printed horn antennas.