Mercredi soir, 120 astronomes de 8 observatoires sur quatre continents ont lancé leur première tentative de photographier un trou noir. Le tournage a commencé le 5 avril et durera jusqu'au 14 avril de cette année. L'objet d'observation était le voisinage de deux trous noirs supermassifs, l'un au centre de notre Voie lactée, l'autre dans la galaxie voisine Messier 87. Le premier est proche, mais de petit diamètre, le second est très loin, mais immense. Ceux qui sont mieux examinés - pour l'instant la question. Le Sagittaire A * le plus proche de nous (
Sagittaire A * ) est situé au centre de notre galaxie de la Voie lactée à une distance de 26 mille années-lumière. Loin 6 milliards de fois plus que la masse de notre luminaire, donc l'horizon des événements autour de lui est plus grand. Sagittaire A * pesant 1,5 mille fois moins et s'inscrit dans un espace plus petit que le volume à l'intérieur de l'orbite de Mercure.
Gopal Narayanan, professeur d'astronomie à l'Université du Massachusetts à Amherst, explique l'importance de l'observation: «La théorie générale de la relativité d'Einstein est basée sur l'idée que la mécanique quantique et la relativité générale peuvent être combinées, qu'il existe une grande théorie unifiée des concepts fondamentaux. L’horizon des événements du trou noir est exactement l’endroit où cette association possible est le mieux étudiée. "Nous ne connaîtrons les résultats qu’en 2018, lorsque les ordinateurs traiteront les données reçues. À la fin de la publication, il y a une image suggérée que nous devrions voir si la théorie d’Einstein est correcte.
Pour observer les horizons des événements à partir de radiotélescopes disparates, en examinant chacune de ses parties du ciel, les astronomes ont créé un radiotélescope virtuel de la taille de la Terre. 8 observatoires en 6 points territoriaux tirent.
Le projet implique le Massachusetts Institute of Technology Observatory (une organisation de premier plan), le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, le Joint ALMA Observatory (Chili), le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) et l'Institute of Radio Astronomy. Max Planck (Allemagne), Concepcion University (Chili), Institute of Astronomy and Astrophysics at the Central Academy of Taiwan (ASIAA, Taiwan), Japan National Astronomical Observatory (NAOJ) and Onsala Observatory (Sweden). La combinaison de radiotélescopes est importante pour observer les processus rapides de l'Univers, qui incluent, par exemple, les explosions de supernova et les flux de rayonnement cosmique, ainsi que pour des études détaillées de petits objets cosmiques éloignés, tels que le trou noir Sagittaire A *. Les capacités des télescopes optiques les plus puissants sont limitées lors de l'observation même des objets les plus massifs, et les trous noirs sont extrêmement compacts.
En reliant ensemble la puissance des radiotélescopes situés dans différentes parties du globe, les astronomes ont la possibilité de voir des objets spatiaux extrêmement éloignés avec une clarté de deux millions de fois la netteté de la vision humaine. Si une personne avait une telle vision, elle verrait un pamplemousse ou un CD gisant sur la lune.
Le lancement de ce télescope «virtuel», appelé
Event Horizon Telescope, a été
motivé par le développement des technologies d'interférométrie à très longue base (VLBI) au cours des vingt dernières années. Le plus grand radiotélescope millimétrique du monde, l'observatoire Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) sur le haut plateau de Chachnantor au Chili, fonctionne également sur le même modèle. Du 5 au 14 avril, dans le cadre du projet EHT, la technologie VLBI transforme tous les télescopes qui lui sont connectés en un énorme télescope de la taille de notre planète. Les puissances des observatoires radio les plus sensibles du monde au Chili, en Espagne, en Californie, en Arizona, aux îles Hawaï et au pôle Sud de la Terre ont été combinées. La plus grande d'entre elles - l'ALMA précitée - se compose de 54 antennes paraboliques de 12 mètres de diamètre et 12 plaques de 7 mètres de diamètre.
Une autre idée intrigante qui peut être explorée dans cette expérience est le soi-disant «paradoxe de l'information». Ce phénomène est la prédiction de Stephen Hawking que la matière tombant dans un trou noir ne peut pas être perdue en dehors de l'univers connu, qu'elle doit en quelque sorte refluer. Ici pour voir comment ça coule et les astronomes veulent. L'énergie ou l'information quittant un trou noir par le rayonnement de Hawking est un effet quantique. Les scientifiques voient régulièrement la sortie de grands jets de plasma du centre des galaxies où des trous noirs sont supposés ou se trouvent. S'il y a une connexion entre les trous noirs et ces jets (ou d'autres fuites d'informations et d'énergie), alors les véritables horizons d'événements au sens strict des objets effondrés dans notre Univers ne sont pas formés.
Einstein a-t-il raison
Vous ne pouvez pas voir le trou noir lui-même, mais la substance qui y tombe est possible. La poussière, le gaz et les étoiles proches créent une région de hautes énergies autour des trous noirs, ou le soi-disant
disque d'accrétion , dans lequel la matière est comprimée et tordue, comme dans un entonnoir, et réchauffée. Grâce aux hautes énergies, la substance commence à briller brillamment près de «l'horizon des événements» - la limite après laquelle le trou noir ne libère aucun rayonnement et aucune information de lui-même. Ainsi, on voit l'image de la matière «dévorée» par le trou noir, une certaine ombre du trou noir.
Le modèle cosmologique standard moderne ΛCDM (Lambda-CiDiEM) suppose que la théorie générale de la relativité est la bonne théorie de la gravité aux échelles cosmologiques et que notre localisation dans l'Univers n'est pas particulièrement distinguée, c'est-à-dire qu'à une échelle suffisamment grande, l'Univers se ressemble dans toutes les directions (isotropie) et de partout (uniformité). Cela peut également être confirmé ou infirmé.
Les trous noirs combinent les propriétés décrites par deux théories physiques de base de notre temps - la théorie de la relativité générale (théorie des grandes structures) et la mécanique quantique (théorie des petites distances). L'énorme masse du trou noir nécessite l'utilisation de la théorie générale de la relativité pour décrire la courbure de l'espace-temps qui en résulte. Mais la petite taille du trou noir et les processus internes nécessitent l'utilisation de la mécanique quantique. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de combiner ces deux théories. La combinaison des théories conduit à des équations contre nature - par exemple, la densité infinie d'un trou noir en découle. Plus tôt en 2015, le télescope Event Horizon (EHT) a déjà mesuré des champs magnétiques au voisinage de ce trou noir, mais leur structure était extrêmement inhabituelle - la force du champ magnétique dans certaines régions du disque a changé toutes les 15 minutes et sa configuration était très différente sous différents angles.
Selon certains calculs de la théorie générale de la relativité par Albert Einstein, dans les images, nous pouvons voir le "croissant" de lumière entourant une "goutte" complètement noire. Cette lumière est émise par la matière juste avant le moment où elle traverse la limite de l'horizon des événements d'un trou noir. À l'horizon des événements du Sagittaire A *, les scientifiques s'attendent à voir de nombreuses épidémies. Ces flashs ponctuels y sont périodiquement générés à haute fréquence - une fois par jour. Sur la base des observations passées, plusieurs observatoires ont observé quelque chose de similaire à des épidémies - des émissions de foudre du Sagittaire A *. Grâce aux recherches en cours, les astronomes pourront suivre leur origine et suivre le processus de leur réduction.
Avec le développement réussi des événements, les points chauds deviendront un marqueur de la structure de l'espace temporaire dans cette forte région gravitationnelle. «Cela ouvre la porte à la possibilité de réaliser une tomographie de l'espace temporaire - ces spots se déplacent, ils surviennent dans divers domaines d'observation», a déclaré Avery Broderick, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université de Waterloo lors d'une présentation de l'EHT plus tôt. «Il n'y a que deux endroits dans l'univers où l'on peut étudier la forte gravité à grande, très grande échelle et autour d'objets compacts», se souvient-il.
Si nous voyons quelque chose de fondamentalement différent de ce que nous attendons, les physiciens devront reconsidérer, par exemple, la théorie de la gravité.
Les premières photos du trou noir, que nous pouvons voir, n'apparaîtront pas avant 2018. En attendant, regardez ce que nous pouvons voir approximativement sur ces images, construites à la suite d'une simulation informatique.
La combinaison de données et la création d'une image globale à l'aide de mesures du télescope d'horizon des événements est une tâche incorrecte car chacun des résultats contient un nombre infini d'images possibles expliquant les données obtenues. La tâche des astronomes est de trouver une explication qui tienne compte de ces hypothèses préliminaires, tout en satisfaisant les données observées. La résolution angulaire du télescope, qui est nécessaire pour obtenir une quantité suffisante de données, nécessite de surmonter de nombreux problèmes et complique la reconstruction sans ambiguïté de l'image. Par exemple, aux longueurs d'onde observées, les inhomogénéités changeantes rapidement dans l'atmosphère introduisent des erreurs de mesure. Des algorithmes fiables capables de restaurer des images dans le mode de résolution angulaire fine sont constamment recherchés.
Jusqu'à présent, la tâche de nettoyage, d'interprétation et de conversion des données reçues en une seule image haute résolution est réalisée par l'algorithme CHIRP (Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors), développé par un groupe de scientifiques du Massachusetts Institute of Technology. Cependant, si vous connaissez bien la physique et les mathématiques, les auteurs de CHIRP ont publié des outils en ligne simples pour ces chercheurs
sur le site Web du MIT , à l'aide desquels toute personne ayant des compétences en programmation peut créer et tester sa propre version de l'algorithme pour le traitement des données du télescope Event Horizon. Soudain, vous pouvez voir le problème sous un angle complètement non conventionnel et proposer une méthode unique pour le résoudre. Je n'ai vraiment pas trouvé d'informations sur la récompense. Mais peut-être que je regardais mal.
Dans un ensemble d'outils:
- Ensemble de données de formation intégré
- Ensemble de dimensions de données réelles
- Ensemble de données standardisé pour tester les algorithmes de récupération d'image
- Estimation quantitative interactive de l'efficacité d'un algorithme sur des données de test simulées
- Comparaison qualitative des performances de l'algorithme lors de la reconstruction de données réelles
- Support de formulaire en ligne pour la modélisation de données réalistes à l'aide de paramètres d'image propriétaires et d'un télescope
Geektimes a déjà écrit l'
année dernière sur la préparation du télescope EHT