El miércoles por la noche, 120 astrónomos de 8 observatorios en cuatro continentes lanzaron su primer intento de fotografiar un agujero negro. El tiroteo comenzó el 5 de abril y durará hasta el 14 de abril de este año. El objeto de observación fue la proximidad de dos agujeros negros supermasivos, uno en el centro de nuestra Vía Láctea, el otro en la galaxia vecina Messier 87. El primero está cerca, pero de diámetro pequeño, el segundo está muy lejos, pero es enorme. De quién son mejor examinados, por ahora la pregunta. El Sagitario A * más cercano a nosotros (
Sagitario A * ) está ubicado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, a una distancia de 26 mil años luz. Lejos 6 mil millones de veces más que la masa de nuestra luminaria, por lo que el horizonte de eventos a su alrededor es mayor. Sagitario A * pesa 1.5 mil veces menos y cabe en un espacio más pequeño que el volumen dentro de la órbita de Mercurio.
Gopal Narayanan, profesor de astronomía en la Universidad de Massachusetts en Amherst, explica la importancia de la observación: "La teoría general de la relatividad de Einstein se basa en la idea de que la mecánica cuántica y la relatividad general se pueden combinar, de que existe una gran teoría unificada de conceptos fundamentales. El horizonte de eventos del agujero negro es exactamente el lugar donde esta posible asociación se estudia mejor ". Conoceremos los resultados solo en 2018, cuando las computadoras procesen los datos recibidos. Al final de la publicación hay una imagen sugerida de que deberíamos ver si la teoría de Einstein es correcta.
Para observar los horizontes de eventos desde diferentes radiotelescopios, examinando cada una de sus partes del cielo, los astrónomos crearon un radiotelescopio virtual del tamaño de la Tierra. 8 observatorios en 6 puntos territoriales están disparando.
El proyecto involucra al Observatorio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (una organización líder), el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, el Observatorio Conjunto ALMA (Chile), el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y el Instituto de Radioastronomía. Max Planck (Alemania), Universidad de Concepción (Chile), Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Central de Taiwán (ASIAA, Taiwán), Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) y Observatorio Onsala (Suecia). La combinación de radiotelescopios es importante para observar procesos de movimiento rápido en el Universo, que incluyen, por ejemplo, explosiones de supernovas y flujos de radiación cósmica, así como para estudios detallados de pequeños objetos cósmicos distantes, como el agujero negro Sagitario A *. Las capacidades de los telescopios ópticos más potentes son limitadas al observar incluso los objetos más masivos, y los agujeros negros son extremadamente compactos.
Al unir el poder de los radiotelescopios ubicados en diferentes partes del mundo, los astrónomos tienen la oportunidad de ver objetos espaciales extremadamente distantes con una claridad de dos millones de veces la nitidez de la visión humana. Si una persona tuviera tal visión, vería una toronja o un CD en la luna.
El lanzamiento de este telescopio "virtual" llamado
Event Horizon Telescope ha sido
impulsado por el desarrollo de tecnologías de interferometría de línea de base muy larga (VLBI) en los últimos veinte años. El radiotelescopio milimétrico más grande del mundo, el observatorio Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en la meseta alta de Chachnantor en Chile, también funciona en el mismo modelo. Del 5 al 14 de abril, en el proyecto EHT, la tecnología VLBI convierte todos los telescopios conectados en un enorme telescopio del tamaño de nuestro planeta. Se combinaron los poderes de los observatorios de radio más sensibles del mundo en Chile, España, California, Arizona, las islas hawaianas y el Polo Sur de la Tierra. El más grande de ellos, el ALMA antes mencionado, consta de 54 antenas parabólicas de 12 metros de diámetro y 12 placas con un diámetro de 7 metros.
Otra idea intrigante que puede explorarse en este experimento es la llamada "paradoja de la información". Este fenómeno es la predicción de Stephen Hawking de que la materia que cae en un agujero negro no se puede perder fuera del universo conocido, que de alguna manera debe fluir hacia atrás. Aquí para ver cómo fluye y los astrónomos quieren. La energía o la información que sale de un agujero negro a través de la radiación de Hawking es un efecto cuántico. Los científicos ven regularmente el flujo de salida de grandes chorros de plasma desde el centro de las galaxias donde se supone o se encuentran los agujeros negros. Si hay una conexión entre los agujeros negros y estos chorros (u otra información y fugas de energía), entonces los verdaderos horizontes de eventos en el sentido estricto de los objetos colapsados en nuestro Universo no se forman.
¿Tiene razón Einstein?
No se puede ver el agujero negro en sí, pero es posible que la sustancia caiga en él. El polvo, el gas y las estrellas cercanas crean una región de altas energías alrededor de los agujeros negros, o el llamado
disco de acreción , en el que la materia se comprime y se retuerce, como en un embudo, y se calienta. Gracias a las altas energías, la sustancia comienza a brillar intensamente cerca del "horizonte de eventos", el límite después del cual el agujero negro no libera ninguna radiación e información de sí mismo. Por lo tanto, vemos la imagen de la materia "carcomida" por el agujero negro, una cierta sombra del agujero negro.
El modelo cosmológico estándar moderno ΛCDM (Lambda-CiDiEM) supone que la teoría general de la relatividad es la teoría correcta de la gravedad en escalas cosmológicas y nuestra ubicación en el Universo no se distingue particularmente, es decir, en una escala suficientemente grande, el Universo se ve igual en todas las direcciones (isotropía) y de todos los lugares (uniformidad). Esto también se puede confirmar o refutar.
Los agujeros negros combinan las propiedades descritas por dos teorías físicas básicas de nuestro tiempo: la teoría de la relatividad general (teoría de las estructuras grandes) y la mecánica cuántica (teoría de las distancias pequeñas). La enorme masa del agujero negro requiere el uso de la teoría general de la relatividad para describir la curvatura del espacio-tiempo causada por él. Pero el pequeño tamaño del agujero negro y los procesos internos requieren el uso de la mecánica cuántica. Hasta ahora, no ha sido posible combinar ambas teorías. La combinación de teorías conduce a ecuaciones no naturales, por ejemplo, la densidad infinita de un agujero negro se deduce de ellas. A principios de 2015, el Event Horizon Telescope (EHT) ya midió los campos magnéticos en las proximidades de este agujero negro, pero su estructura era extremadamente inusual: la intensidad del campo magnético en algunas regiones del disco cambiaba cada 15 minutos, y su configuración era muy diferente en diferentes ángulos.
Según algunos cálculos de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, en las imágenes podemos ver la "media luna" de la luz que rodea una "gota" completamente negra. Esta luz es emitida por la materia justo antes del momento en que pasa a través del límite del horizonte de eventos de un agujero negro. En el horizonte de eventos de Sagitario A *, los científicos esperan ver muchos brotes. Estos puntos intermitentes se generan periódicamente allí con una alta frecuencia, una vez al día. Con base en observaciones anteriores, varios observatorios observaron algo similar a los brotes: emisiones de rayos de Sagitario A *. Como resultado de la investigación actual, los astrónomos podrán rastrear su origen y observar el proceso de su reducción.
Con el desarrollo exitoso de eventos, los puntos calientes se convertirán en un marcador de la estructura del espacio temporal en esta región gravitacional fuerte. "Esto abre la puerta a la posibilidad de realizar una tomografía de espacio temporal: estos puntos se mueven, surgen en varios campos de observación", dijo Avery Broderick, profesora asistente de física y astronomía en la Universidad de Waterloo en una presentación de EHT anteriormente. "Solo hay dos lugares en el universo donde se puede estudiar una fuerte gravedad a gran, muy gran escala y alrededor de objetos compactos", recuerda.
Si vemos algo fundamentalmente diferente de lo que esperamos, los físicos tendrán que reconsiderar, por ejemplo, la teoría de la gravedad.
Las primeras imágenes del agujero negro, que podemos ver, aparecerán no antes de 2018. Mientras tanto, mire lo que podemos ver aproximadamente en estas imágenes, construidas como resultado de la simulación por computadora.
Combinar datos y crear una imagen general utilizando mediciones del telescopio de horizonte de eventos es una tarea incorrecta porque cada uno de los resultados contiene un número infinito de imágenes posibles que explican los datos obtenidos. La tarea de los astrónomos es encontrar una explicación que tenga en cuenta estos supuestos preliminares, al tiempo que satisface los datos observados. La resolución angular del telescopio, que es necesaria para obtener una cantidad suficiente de datos, requiere superar muchos problemas y complica la reconstrucción inequívoca de la imagen. Por ejemplo, en las longitudes de onda observadas, las inhomogeneidades en la atmósfera que cambian rápidamente introducen errores de medición. Se buscan constantemente algoritmos confiables que sean capaces de restaurar imágenes en el modo de resolución angular fina.
Hasta ahora, la tarea de limpiar, interpretar y convertir los datos recibidos en una sola imagen de alta resolución es realizada por el algoritmo CHIRP (Reconstrucción continua de imágenes de alta resolución usando parches anteriores), desarrollado por un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Sin embargo, si conoce bien la física y las matemáticas, los autores de CHIRP publicaron herramientas simples en línea para dichos académicos
en el sitio web del MIT , con la ayuda de las cuales cualquier persona con habilidades de programación puede crear y probar su propia versión del algoritmo para procesar datos del telescopio Event Horizon. De repente, puede ver el problema desde un ángulo completamente poco convencional y ofrecer un método único para resolverlo. Realmente no encontré información sobre la recompensa. Pero tal vez me veía mal.
En un conjunto de herramientas:
- Conjunto de datos de entrenamiento integrado
- Conjunto de dimensiones de datos reales
- Conjunto de datos estandarizado para probar algoritmos de recuperación de imágenes
- Estimación cuantitativa interactiva de la eficiencia del algoritmo en datos de prueba simulados
- Comparación cualitativa del rendimiento del algoritmo durante la reconstrucción de datos reales
- Soporte de formulario en línea para modelar datos realistas utilizando parámetros de imagen patentados y un telescopio
Geektimes ya escribió sobre la preparación del telescopio EHT
el año pasado