Geekly articles weekly

Ahli radiofisika telah menemukan cara untuk "memotret" lubang hitam

Pertama-tama, kita akan mempelajari objek Sagitarius A * (4,31 juta massa matahari, mungkin lubang hitam) di pusat galaksi kita




Para peneliti dari Laboratorium Informatika dan Inteligensi Buatan Institut Teknologi Massachusetts, Pusat Astrofisika dan Haystack Observatory Harvard-Smithsonian telah mengembangkan algoritma baru yang akan membantu untuk pertama kalinya dalam sejarah untuk mendapatkan gambaran nyata dari lubang hitam. Lebih tepatnya, area ruang-waktu, yang di tengahnya adalah lubang hitam itu sendiri, tidak terlihat oleh definisi.

Tentu saja, Internet penuh dengan gambar lubang hitam, dan dalam film fiksi ilmiah dan acara TV kita telah melihat lubang hitam ratusan kali. Tetapi semua ini hanyalah isapan jempol dari imajinasi seniman, perancang, dan ilmuwan itu sendiri, yang hanya berasumsi seperti apa lingkungan horison peristiwa itu nantinya.

Jika perhitungan ahli radiofisika Amerika benar, dan jika upaya mereka didukung oleh rekan-rekan dari negara lain, maka kita akan segera mengetahui kebenarannya.

"Lubang hitam sangat, sangat jauh, dan itu adalah objek yang sangat kompak," jelas Katie Bouman, penulis utama kertas dan mahasiswa pascasarjana di Massachusetts Institute of Technology. "[Mengambil lubang hitam di pusat galaksi Bima Sakti] seperti menangkap jeruk bali di permukaan bulan, tetapi hanya menggunakan teleskop radio."

Lubang hitam di pusat galaksi kita terletak pada jarak 26.000 tahun cahaya, dikelilingi oleh awan gas yang memancar dengan diameter sekitar 1,8 parsec. Pada saat yang sama, diameter lubang hitam itu sendiri diperkirakan hanya 44 juta km, yang sebanding dengan jari-jari orbit Merkurius, planet yang paling dekat dengan Matahari dari tata surya. Untuk mendeteksi objek yang jauh dan mungil seperti itu, diperlukan teleskop dengan diameter 10.000 kilometer. Sangat sulit untuk membangunnya, karena diameter bumi hanya 12.742 km.

Karena membangun teleskop ukuran Bumi bukanlah suatu pilihan, saya harus mencari solusi lain. Para ilmuwan telah mengembangkan algoritma yang mengintegrasikan data dari teleskop radio di sekitar planet ini ke dalam satu unit untuk menyaring kebisingan dan membangun gambar yang disintesis. Proyek itu bernama Teleskop Peristiwa Horizon: Teleskop horizon acara.

"Gelombang radio memiliki banyak keuntungan," kata Bowman. - Ketika emisi radio menembus dinding, ia melewati awan debu galaksi. "Kita tidak akan pernah bisa melihat pusat galaksi kita dalam jarak yang terlihat, karena ada terlalu banyak segalanya di antara kita."


Lokasi tata surya (di tengah titik kuning) relatif terhadap pusat galaksi tempat lubang hitam supermasif berada.

Namun, keunggulan teleskop radio menyiratkan kelemahan mereka. Karena kebutuhan untuk mendaftarkan gelombang yang sangat panjang, ukuran antena harus raksasa. Sekarang teleskop radio terbesar dengan satu antena di Bumi memiliki diameter antena 304 meter. Karena itu, untuk tujuan praktis, astrofisikawan menggunakan interferometer radio- Alat untuk pengamatan astronomi radio dengan resolusi sudut tinggi, yang terdiri dari setidaknya dua antena yang terpisah pada jarak dan saling terhubung oleh kabel.

Prinsip kerja
Jika kita mengambil dua antena yang terletak pada jarak d (pangkalan) dari satu sama lain, maka sinyal dari sumber ke salah satunya akan tiba sedikit lebih awal daripada yang lain. Jika, kemudian, sinyal dari dua antena terganggu, maka informasi tentang sumber dengan resolusi efektif dapat dipulihkan dari sinyal yang dihasilkan menggunakan prosedur reduksi matematis khusus . Prosedur reduksi ini disebut sintesis aperture .

Faktanya, Event Horizon Telescope adalah interferometer radio raksasa.

Bowman dan rekannya telah meminta dukungan dari enam observatorium di berbagai belahan dunia yang telah setuju untuk berpartisipasi dalam proyek Teleskop Event Horizon. Konfirmasi partisipasi dari observatorium lain diharapkan dalam beberapa minggu mendatang.

Menurut rencana, pertama interferometer radio akan diuji di objek Sagitarius A - sumber radio kompleks yang terletak di pusat galaksi kita. Ini termasuk sisa-sisa supernova (Sagittarius A East), kompleks dari tiga awan gas dan debu (Sagittarius A West) dan yang paling menarik adalah Sagittarius A * , yang konon merupakan lubang hitam supermasif. Memancarkan inframerah, x-ray dan rentang lainnya.

Data dari objek ini akan disaring dari kebisingan dan digunakan untuk menghasilkan gambar sintetis dari lubang hitam dan ruang di sekitarnya.

Algoritma yang dikembangkan oleh fisikawan radio untuk mensintesis data dari teleskop radio menjadi satu gambar disebut CHIRP (Rekonstruksi Gambar Resolusi Tinggi Kontinu menggunakan Patch priors). Setelah pelatihan tentang Sagitarius A *, itu seharusnya digunakan untuk mengamati lubang hitam besar dan kecil lainnya di berbagai wilayah galaksi kita, dan juga di luar.

Saat ini, lubang hitam direkam oleh observatorium menggunakan pemindaian komputer, yang merekam kilatan cahaya terang, misalnya, ketika sebuah bintang diserap, dari mana lubang hitam "menghisap" plasma.



Koordinat yang diperoleh akan digunakan untuk mengarahkan interferometer radio Event Horizon Telescope dan mengajarkan algoritma CHIRP menggunakan metode yang sekarang digunakan dalam algoritma penglihatan mesin. Seiring waktu, program akan dapat secara independen mendeteksi pola tersebut.

Karya ilmiah dari sekelompok peneliti dari Massachusetts Institute of Technology, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dan Haystack Observatory dengan perincian algoritma yang dikembangkan akan dipresentasikan pada 27 Juni 2016 di Konferensi Visi Komputer dan Pengenalan Pola di Las Vegas. Setelah itu, ilmuwan lain akan memiliki kesempatan untuk memverifikasi perhitungan rekan Amerika dan, jika semuanya benar, maka kita akan mendapatkan gambar pertama dari lubang hitam dalam waktu sekitar satu tahun.



Kami menantikannya.

Source: https://habr.com/ru/post/id394807/

More articles:


All Articles