ब्लैक होल का पहला शॉट सापेक्षता और क्वांटम भौतिकी के सिद्धांत को एक साथ ला सकता है

बुधवार की रात, चार महाद्वीपों पर 8 वेधशालाओं के 120 खगोलविदों ने ब्लैक होल की तस्वीर उतारने का अपना पहला प्रयास शुरू किया। शूटिंग 5 अप्रैल से शुरू हुई थी और इस साल 14 अप्रैल तक चलेगी। अवलोकन का उद्देश्य दो सुपरमैसिव ब्लैक होल के आसपास का क्षेत्र था, एक हमारे मिल्की वे के केंद्र में, दूसरा पड़ोसी आकाशगंगा मेसियर 87 में। पहला करीब है, लेकिन व्यास में छोटा है, दूसरा बहुत दूर है, लेकिन विशाल है। जिनकी बेहतर जांच की जाती है - अब सवाल के लिए। हमारे पास स्थित धनु A * ( धनु A * ) हमारी मिल्की वे आकाशगंगा के केंद्र में 26 हजार प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है। हमारे प्रकाशमान के द्रव्यमान से 6 बिलियन गुना अधिक दूर है, इसलिए इसके चारों ओर की घटनाओं का क्षितिज अधिक है। धनु A * का वज़न 1.5 हज़ार गुना कम है और बुध की कक्षा के अंदर के आयतन से कम जगह में फिट बैठता है।



एमहर्स्ट में मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान के प्रोफेसर, गोपाल नारायणन, अवलोकन के महत्व को बताते हैं: "आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत इस विचार पर आधारित है कि क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता को जोड़ा जा सकता है, जो मौलिक अवधारणाओं का एक महान, एकीकृत सिद्धांत है। ब्लैक होल का ईवेंट क्षितिज ठीक वही जगह है जहां इस संभावित एसोसिएशन का सर्वोत्तम अध्ययन किया जाता है। "हम परिणाम 2018 में ही जान पाएंगे, जब कंप्यूटर प्राप्त डेटा को संसाधित करेगा। पोस्ट के अंत में एक सुझाव दिया गया चित्र है जिसे हमें देखना चाहिए कि आइंस्टीन का सिद्धांत सही है या नहीं।"

बिखरे हुए रेडियो दूरबीनों से घटना क्षितिज का निरीक्षण करने के लिए, इसके प्रत्येक आकाश की जांच करने के लिए, खगोलविदों ने पृथ्वी के आकार का एक आभासी रेडियो दूरबीन बनाया। 6 प्रादेशिक बिंदुओं में 8 वेधशालाएँ शूटिंग कर रही हैं।

इस परियोजना में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ऑब्जर्वेटरी (एक अग्रणी संगठन), हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स, संयुक्त वेधशाला ALMA (चिली), राष्ट्रीय रेडियो खगोल विज्ञान वेधशाला (NRAO) और रेडियो खगोल विज्ञान संस्थान शामिल हैं। मैक्स प्लैंक (जर्मनी), कॉन्सेपसियन यूनिवर्सिटी (चिली), इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोनॉमी एंड एस्ट्रोफिजिक्स में सेंट्रल एकेडमी ऑफ ताइवान (एएसआईएएए, ताइवान), जापान नेशनल एस्ट्रोनॉमिकल ऑब्जर्वेटरी (एनएओजे) और ओनावाला वेधशाला (स्वीडन)। यूनिवर्स में तेज गति से चलने वाली प्रक्रियाओं को देखने के लिए रेडियो दूरबीनों का संयोजन महत्वपूर्ण है, जिसमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, सुपरनोवा विस्फोट और ब्रह्मांडीय विकिरण प्रवाह, साथ ही ब्लैक होल धनु ए * जैसी छोटी दूर की ब्रह्मांडीय वस्तुओं के विस्तृत अध्ययन के लिए। सबसे शक्तिशाली ऑप्टिकल टेलीस्कोप की क्षमता तब भी सीमित होती है जब सबसे भारी वस्तुओं को भी देखा जाता है, और ब्लैक होल बेहद कॉम्पैक्ट होते हैं।

विश्व के विभिन्न भागों में स्थित रेडियो दूरबीनों की शक्ति को एक साथ जोड़कर, खगोलविदों के पास मानव दृष्टि के तीक्ष्णता के दो मिलियन गुना की स्पष्टता के साथ अत्यंत दूर अंतरिक्ष की वस्तुओं को देखने का अवसर है। यदि किसी व्यक्ति के पास ऐसी दृष्टि है, तो वह एक अंगूर या सीडी को चंद्रमा पर लेटा हुआ देखता है।

इवेंट हॉरिजन टेलीस्कोप नामक इस "वर्चुअल" टेलीस्कोप का प्रक्षेपण पिछले बीस वर्षों में वेरी लॉन्ग बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री (वीएलबीआई) प्रौद्योगिकियों के विकास द्वारा किया गया है। दुनिया का सबसे बड़ा मिलीमीटर रेडियो टेलिस्कोप, अटाकामा लार्ज मिलीमीटर / सबमिलिमीटर एरे (एएलएमए) वेधशाला जो कि चिली के चचनटोर उच्च पठार पर स्थित है, एक ही मॉडल पर भी काम करता है। 5-14 अप्रैल से, ईएचटी परियोजना में, वीएलबीआई तकनीक हमारे सभी टेलिस्कोपों ​​को एक विशाल टेलीस्कोप में बदल देती है जो हमारे ग्रह के आकार का है। चिली, स्पेन, कैलिफ़ोर्निया, एरिज़ोना, हवाई द्वीप और पृथ्वी के दक्षिणी ध्रुव में दुनिया की सबसे संवेदनशील रेडियो वेधशालाओं की शक्तियों को संयुक्त किया गया था। उनमें से सबसे बड़ा - पूर्वोक्त ALMA - 7 मीटर व्यास के 54 परवलयिक एंटेना और 7 मीटर के व्यास के साथ 12 प्लेट होते हैं।

एक और पेचीदा विचार जो इस प्रयोग में खोजा जा सकता है वह है तथाकथित "सूचना विरोधाभास।" यह घटना स्टीफन हॉकिंग की भविष्यवाणी है कि ब्लैक होल में गिरने की बात ज्ञात ब्रह्मांड के बाहर खो नहीं सकती है, कि इसे किसी तरह वापस जाना चाहिए। यहां यह देखने के लिए कि यह कैसे बहता है और खगोलविद चाहते हैं। हॉकिंग विकिरण के माध्यम से ब्लैक होल छोड़ने की ऊर्जा या सूचना एक क्वांटम प्रभाव है। वैज्ञानिक नियमित रूप से आकाशगंगाओं के केंद्र से बड़े प्लाज्मा जेटों के बहिर्वाह को देखते हैं जहां ब्लैक होल को ग्रहण किया जाता है या होता है। यदि ब्लैक होल और इन जेट्स (या अन्य जानकारी और ऊर्जा लीक) के बीच एक संबंध है, तो हमारे ब्रह्मांड में ध्वस्त वस्तुओं के सख्त अर्थ में सच्ची घटना क्षितिज नहीं बनती है।

आइंस्टीन सही है

आप स्वयं ब्लैक होल को नहीं देख सकते हैं, लेकिन इसमें गिरने वाला पदार्थ संभव है। धूल, गैस और आस-पास के तारे ब्लैक होल, या तथाकथित अभिवृद्धि डिस्क के चारों ओर उच्च ऊर्जा का एक क्षेत्र बनाते हैं, जिसमें पदार्थ को एक कीप की तरह संकुचित और मुड़ा हुआ, और गर्म किया जाता है। उच्च ऊर्जा के लिए धन्यवाद, पदार्थ "ईवेंट क्षितिज" के निकट चमकना शुरू कर देता है - वह सीमा जिसके बाद ब्लैक होल खुद से कोई विकिरण और सूचना नहीं छोड़ता है। इस प्रकार, हम ब्लैक होल, ब्लैक होल की एक निश्चित छाया द्वारा "खाए गए" मामले की छवि देखते हैं।

आधुनिक मानक कॉस्मोलॉजिकल मॉडल MCDM (लैम्ब्डा-सियाडेम) मानता है कि सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत कॉस्मोलॉजिकल तराजू पर गुरुत्वाकर्षण का सही सिद्धांत है और यूनिवर्स में हमारा स्थान विशेष रूप से प्रतिष्ठित नहीं है, यानी पर्याप्त बड़े पैमाने पर, यूनिवर्स सभी दिशाओं (आइसोट्रॉपी) में समान दिखता है। और हर जगह (एकरूपता) से। इस बात की पुष्टि या अवहेलना भी की जा सकती है।

ब्लैक होल हमारे समय के दो बुनियादी भौतिक सिद्धांतों द्वारा वर्णित गुणों को जोड़ते हैं - सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत (बड़ी संरचनाओं का सिद्धांत) और क्वांटम यांत्रिकी (छोटी दूरी का सिद्धांत)। ब्लैक होल के विशाल द्रव्यमान को इसके कारण उत्पन्न अंतरिक्ष-समय की वक्रता का वर्णन करने के लिए सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के उपयोग की आवश्यकता होती है। लेकिन ब्लैक होल के छोटे आकार और आंतरिक प्रक्रियाओं को क्वांटम यांत्रिकी के उपयोग की आवश्यकता होती है। अभी तक इन दोनों सिद्धांतों को मिलाना संभव नहीं हो पाया है। सिद्धांतों का संयोजन अप्राकृतिक समीकरणों की ओर जाता है - उदाहरण के लिए, एक ब्लैक होल का अनंत घनत्व उनसे निम्नानुसार है। इससे पहले 2015 में, ईवेंट होरिजन टेलीस्कोप (ईएचटी) ने पहले से ही इस ब्लैक होल के आसपास के क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्रों को मापा, लेकिन उनकी संरचना बेहद असामान्य थी - डिस्क के कुछ क्षेत्रों में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत हर 15 मिनट में बदल जाती थी, और विभिन्न कोणों में इसका विन्यास बहुत अलग था।

अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के कुछ गणनाओं के अनुसार, तस्वीरों में हम प्रकाश के "अर्धचंद्र" को पूरी तरह से काले "ड्रॉप" के आसपास देख सकते हैं। यह प्रकाश क्षण भर पहले पदार्थ द्वारा उत्सर्जित होता है जब यह एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज की सीमा से गुजरता है। धनु ए * के घटना क्षितिज पर, वैज्ञानिकों को कई प्रकोपों ​​को देखने की उम्मीद है। ये बिंदु चमक समय-समय पर उच्च आवृत्ति के साथ उत्पन्न होते हैं - दिन में एक बार। पिछली टिप्पणियों के आधार पर, कई वेधशालाओं ने प्रकोपों ​​के समान कुछ देखा - धनु ए * से हल्का उत्सर्जन। वर्तमान शोध के परिणामस्वरूप, खगोलविद अपनी उत्पत्ति को ट्रैक करने और उनकी कमी की प्रक्रिया को देखने में सक्षम होंगे।

घटनाओं के सफल विकास के साथ, हॉट स्पॉट इस मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में अस्थायी स्थान की संरचना का एक मार्कर बन जाएगा। "यह अस्थायी अंतरिक्ष की टोमोग्राफी के संचालन की संभावना के लिए द्वार खोलता है - ये स्पॉट चलते हैं, वे अवलोकन के विभिन्न क्षेत्रों में उत्पन्न होते हैं," एवरी ब्रोडरिक, एक वाटर प्रेजेंटेशन में वाटरलू विश्वविद्यालय में भौतिकी और खगोल विज्ञान के सहायक प्रोफेसर ने कहा। "ब्रह्मांड में केवल दो स्थान हैं जहां आप बड़े, बहुत बड़े पैमाने पर और कॉम्पैक्ट वस्तुओं के आसपास मजबूत गुरुत्वाकर्षण का अध्ययन कर सकते हैं," वह याद करते हैं।
अगर हम मौलिक रूप से कुछ अलग देखते हैं जो हम उम्मीद करते हैं, तो भौतिकविदों को पुनर्विचार करना होगा, उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत।

ब्लैक होल की पहली तस्वीरें, जिसे हम देख सकते हैं, 2018 से पहले नहीं दिखाई देगी। इस बीच, कंप्यूटर सिमुलेशन के परिणामस्वरूप निर्मित इन चित्रों में हम जो कुछ देख सकते हैं, उसे देखें।



डेटा के संयोजन और घटना क्षितिज दूरबीन के माप का उपयोग करके एक समग्र चित्र बनाना एक गलत कार्य है क्योंकि प्रत्येक परिणाम में प्राप्त आंकड़ों की व्याख्या करने वाली संभावित छवियों की एक अनंत संख्या होती है। खगोलविदों का कार्य एक स्पष्टीकरण खोजना है जो इन प्रारंभिक मान्यताओं को ध्यान में रखता है, जबकि अवलोकन किए गए डेटा को संतुष्ट करता है। दूरबीन का कोणीय संकल्प, जो पर्याप्त मात्रा में डेटा प्राप्त करने के लिए आवश्यक है, को कई समस्याओं पर काबू पाने की आवश्यकता होती है और छवि के अस्पष्ट पुनर्निर्माण को जटिल बनाता है। उदाहरण के लिए, मनाया तरंग दैर्ध्य पर, वायुमंडल में तेजी से बदलती अमानवीयताएं माप त्रुटियों को पेश करती हैं। विश्वसनीय एल्गोरिदम जो ठीक कोणीय संकल्प मोड में छवियों को पुनर्स्थापित करने में सक्षम हैं, लगातार खोजे जाते हैं।

अब तक, प्राप्त आंकड़ों को एक ही उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली छवि में साफ़ करने, व्याख्या करने और परिवर्तित करने का कार्य, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा विकसित, पैच पियर्स का उपयोग करते हुए CHIRP एल्गोरिदम (कंटीन्यूअस हाई-रेजोल्यूशन हाई-रेजोल्यूशन इमेज रिकंस्ट्रक्शन) द्वारा किया जाता है। हालाँकि, यदि आप भौतिकी और गणित के अच्छे जानकार हैं, तो CHIRP के लेखकों ने MIT वेबसाइट पर ऐसे विद्वानों के लिए सरल ऑनलाइन टूल प्रकाशित किए हैं, जिनकी मदद से प्रोग्रामिंग कौशल वाले कोई भी व्यक्ति इवेंट क्षितिज टेलीस्कोप से डेटा प्रोसेसिंग के लिए एल्गोरिथम का अपना संस्करण बना सकते हैं और उसका परीक्षण कर सकते हैं। अचानक, आप समस्या को पूरी तरह से अपरंपरागत कोण से देख सकते हैं और इसे हल करने के लिए एक अनूठी विधि प्रदान कर सकते हैं। मुझे वास्तव में इनाम के बारे में जानकारी नहीं मिली। लेकिन शायद मैं बुरी तरह से देख रहा था।

उपकरणों के एक सेट में:

• एकीकृत प्रशिक्षण डेटा सेट
• वास्तविक डेटा आयाम सेट
• छवि पुनर्प्राप्ति एल्गोरिदम के परीक्षण के लिए मानकीकृत डेटासेट
• नकली परीक्षण डेटा पर एल्गोरिथ्म दक्षता का इंटरएक्टिव मात्रात्मक आकलन
• वास्तविक डेटा के पुनर्निर्माण के दौरान एल्गोरिथ्म प्रदर्शन की गुणात्मक तुलना
• मालिकाना छवि मापदंडों और एक दूरबीन का उपयोग करके यथार्थवादी डेटा मॉडलिंग के लिए ऑनलाइन फॉर्म स्टैंड

Geektimes ने पहले ही टेलिस्कोप EHT की तैयारी के बारे में पिछले साल लिखा था