👩‍🌾 🥨 ✉️ وجد علماء الفيزياء الإشعاعية طريقة "لتصوير" الثقب الأسود 🔣 👨🏾‍🎤 🐢

بادئ ذي بدء ، سوف ندرس الكائن القوس * (4.31 مليون كتلة شمسية ، يفترض أنها ثقب أسود) في مركز مجرتنا

طور باحثون من مختبر المعلوماتية والذكاء الاصطناعي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد هايستاك خوارزمية جديدة ستساعد للمرة الأولى في التاريخ في الحصول على صورة حقيقية لثقب أسود. بتعبير أدق ، تلك المنطقة من الزمكان ، التي يوجد في وسطها الثقب الأسود نفسه ، غير مرئي من حيث التعريف.

بالطبع ، الإنترنت مليء بصور الثقوب السوداء ، وفي أفلام الخيال العلمي والبرامج التلفزيونية شاهدنا ثقوبًا سوداء مئات المرات. لكن كل هذا هو صورة من خيال الفنانين والمصممين والعلماء أنفسهم ، الذين يفترضون فقط ما قد يبدو عليه محيط أفق الحدث.

إذا كانت حسابات علماء الفيزياء الإشعاعية الأمريكية صحيحة ، وإذا كانت جهودهم مدعومة من قبل زملاء من دول أخرى ، فسوف نكتشف الحقيقة قريبًا.

تشرح كاتي بومان ، المؤلفة الرئيسية لورقة البحث وطالب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "الثقب الأسود بعيد جدًا جدًا ، وهو جسم صغير جدًا". "[أخذ ثقب أسود في مركز مجرة درب التبانة] يشبه التقاط الجريب فروت على سطح القمر ، ولكن فقط باستخدام تلسكوب لاسلكي."

يقع الثقب الأسود في وسط مجرتنا على مسافة 26000 سنة ضوئية ، ويحيط به سحابة غاز مشعة يبلغ قطرها حوالي 1.8 فرسخًا. علاوة على ذلك ، يُقدر قطر الثقب الأسود نفسه بـ 44 مليون كيلومتر فقط ، وهو ما يمكن مقارنته بنصف قطر مدار عطارد ، الكوكب الأقرب إلى شمس النظام الشمسي. للكشف عن مثل هذا الشيء البعيد والصغير ، يلزم تلسكوب بقطر 10000 كيلومتر. من الصعب جدًا بناءه ، لأن قطر الأرض لا يتجاوز 12 742 كم.

نظرًا لأن بناء تلسكوب بحجم الأرض ليس خيارًا ، كان عليّ البحث عن حل آخر. طور العلماء خوارزمية تدمج البيانات من التلسكوبات الراديوية حول الكوكب في وحدة واحدة لتصفية الضوضاء وبناء صورة مركبة. تم تسمية المشروع باسم Event Horizon Telescope: تلسكوب أفق الحدث.

يقول بومان: "تتمتع موجات الراديو بالكثير من المزايا". - عندما يخترق البث الراديوي الجدران ، فإنه يمر عبر غيوم من غبار المجرة. "لن نتمكن أبدًا من رؤية مركز مجرتنا في النطاق المرئي ، لأن هناك الكثير من كل شيء بيننا."

^{موقع النظام الشمسي (في وسط النقطة الصفراء) بالنسبة إلى مركز المجرة حيث يوجد الثقب الأسود الهائل}

، لكن مزايا التلسكوبات الراديوية تنطوي على عيوبها. نظرًا للحاجة إلى تسجيل موجات طويلة جدًا ، يجب أن يكون حجم الهوائي ضخمًا. الآن أكبر تلسكوب راديوي بهوائي واحد على الأرض يبلغ قطر الهوائي 304 متر. لذلك ، لأغراض عملية ، يستخدم علماء الفيزياء الفلكية مقاييس التداخل الراديوي- أداة لرصد الفلك الراديوي باستبانة زاوية عالية ، تتكون من هوائيين على الأقل متباعدين عن بعد ومتصلين بخط كابل.

مبدأ العمل

إذا أخذنا هوائيين يقعان على مسافة d (قاعدة) من بعضهما البعض ، فإن الإشارة من المصدر إلى أحدهما ستصل قبل الأخرى بقليل. إذا تم تداخل الإشارات من هوائيين ، فيمكن عندئذٍ استعادة المعلومات المتعلقة بالمصدر بدقة فعالة من الإشارة الناتجة باستخدام إجراء تخفيض رياضي خاص . يسمى إجراء التخفيض هذا بتوليف الفتحة .

في الواقع ، يعد Event Event Horizon Telescope مقياس تداخل لاسلكي عملاق.

لقد جند بومان وزملاؤه بالفعل دعم ستة مراصد في أجزاء مختلفة من العالم وافقوا على المشاركة في مشروع Event Horizon Telescope. ومن المتوقع تأكيد مشاركة المراصد الأخرى في الأسابيع المقبلة.

وفقًا للخطة ، سيتم أولاً اختبار مقياس التداخل الراديوي في جسم القوس A - وهو مصدر راديو معقد يقع في وسط مجرتنا. وهي تضم بقايا مستعر أعظم (القوس القوس الشرقي) ، ومجمع مكون من ثلاثة سحب غاز وغبار (القوس الغربي) والأكثر إثارة للاهتمام هو القوس القوس * ، الذي يفترض أنه ثقب أسود فائق الكتلة. ينبعث في نطاقات الأشعة تحت الحمراء والأشعة وغيرها.

سيتم تصفية البيانات من هذا الكائن من الضوضاء واستخدامها لإنشاء صورة اصطناعية للثقب الأسود والمساحة المحيطة.

تسمى الخوارزمية التي طورها علماء الفيزياء الراديوية لتجميع البيانات من التلسكوبات الراديوية في صورة واحدة CHIRP (إعادة بناء الصور عالية الدقة المستمرة باستخدام التصحيحات الأولية). بعد التدريب على القوس A * ، من المفترض استخدامه لمراقبة الثقوب السوداء الكبيرة والصغيرة الأخرى في مناطق مختلفة من مجرتنا ، وكذلك خارجها.

اليوم ، يتم تسجيل الثقوب السوداء بواسطة المراصد باستخدام المسح بالكمبيوتر ، الذي يسجل ومضات الضوء الساطعة ، على سبيل المثال ، عندما يمتص النجم ، الذي "يمتص" الثقب الأسود منه البلازما.

سيتم استخدام الإحداثيات التي تم الحصول عليها لتوجيه مقياس التداخل اللاسلكي Event Horizon Telescope وتعليم خوارزمية CHIRP باستخدام الطرق المستخدمة الآن في خوارزميات رؤية الماكينة. بمرور الوقت ، سيكون البرنامج قادرًا على اكتشاف هذه الأنماط بشكل مستقل.

سيتم تقديم العمل العلمي لمجموعة من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد هايستاك مع تفاصيل الخوارزمية المتقدمة في 27 يونيو 2016 في مؤتمر رؤية الكمبيوتر والتعرف على الأنماط في لاس فيغاس. بعد ذلك ، ستتاح الفرصة لعلماء آخرين للتحقق من حسابات الزملاء الأمريكيين ، وإذا كان كل شيء صحيحًا ، فسوف نحصل على الصورة الأولى لثقب أسود في حوالي عام.

نحن نتطلع لذلك

وجد علماء الفيزياء الإشعاعية طريقة "لتصوير" الثقب الأسود

بادئ ذي بدء ، سوف ندرس الكائن القوس * (4.31 مليون كتلة شمسية ، يفترض أنها ثقب أسود) في مركز مجرتنا

More articles: