Radiofísicos encontraram uma maneira de "fotografar" um buraco negro
Primeiramente, estudaremos o objeto Sagitário A * (4,31 milhões de massas solares, presumivelmente um buraco negro) no centro de nossa galáxia.
Pesquisadores do Laboratório de Informática e Inteligência Artificial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e do Haystack Observatory desenvolveram um novo algoritmo que ajudará pela primeira vez na história a obter uma imagem real de um buraco negro. Mais precisamente, aquela área do espaço-tempo, no centro da qual está o próprio buraco negro, invisível por definição.Obviamente, a Internet está cheia de fotos de buracos negros e, em filmes de ficção científica e programas de TV, vimos buracos negros centenas de vezes. Mas tudo isso é uma invenção da imaginação dos artistas, designers e cientistas, que assumem apenas como será o ambiente do horizonte de eventos.Se os cálculos dos radiofísicos americanos estiverem corretos, e se seus esforços forem apoiados por colegas de outros países, em breve descobriremos a verdade."O buraco negro está muito, muito distante e é um objeto muito compacto", explica Katie Bouman, principal autora do artigo e estudante de graduação do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. “[Tomar um buraco negro no centro da Via Láctea] é como capturar uma toranja na superfície da lua, mas apenas usando um radiotelescópio.”O buraco negro no centro de nossa galáxia está localizado a uma distância de 26.000 anos-luz, é cercado por uma nuvem de gás radiante com um diâmetro de cerca de 1,8 parsecs. Além disso, o diâmetro do próprio buraco negro é estimado em apenas 44 milhões de km, o que é comparável ao raio da órbita de Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol do sistema solar. Para detectar um objeto tão distante e minúsculo, é necessário um telescópio com um diâmetro de 10.000 quilômetros. É muito difícil construí-lo, porque o diâmetro da Terra é de apenas 12 742 km.Como construir um telescópio do tamanho da Terra não é uma opção, tive que procurar outra solução. Os cientistas desenvolveram um algoritmo que integra dados de radiotelescópios ao redor do planeta em um único todo para filtrar o ruído e criar uma imagem sintetizada. O projeto recebeu o nome Event Horizon Telescope: Telescópio do horizonte de eventos."As ondas de rádio têm muitas vantagens", diz Bowman. - À medida que a emissão de rádio penetra através das paredes, passa através das nuvens de poeira galáctica. "Nunca poderíamos ver o centro da nossa galáxia na faixa visível, porque há muito de tudo entre nós".
A localização do sistema solar (no centro do ponto amarelo) em relação ao centro da galáxia onde está localizado o buraco negro supermassivo.No entanto, as vantagens dos radiotelescópios implicam suas desvantagens. Devido à necessidade de registrar ondas muito longas, o tamanho da antena deve ser gigantesco. Agora, o maior radiotelescópio com uma antena na Terra tem um diâmetro de antena de 304 metros. Portanto, para fins práticos, os astrofísicos usam interferômetros de rádio- Uma ferramenta para observações de radioastronomia com alta resolução angular, que consiste em pelo menos duas antenas espaçadas à distância e conectadas por uma linha de cabo.Princípio de funcionamentoSe pegarmos duas antenas localizadas a uma distância d (base) uma da outra, o sinal da fonte para uma delas chegará um pouco mais cedo que para a outra. Se, então, os sinais de duas antenas forem interferidos, as informações sobre a fonte com resolução efetiva poderão ser restauradas a partir do sinal resultante, usando um procedimento especial de redução matemática 
. Este procedimento de redução é chamado de síntese de abertura .
De fato, o Event Horizon Telescope é um interferômetro de rádio tão gigantesco.Bowman e colegas já recrutaram o apoio de seis observatórios em diferentes partes do mundo que concordaram em participar do projeto Event Horizon Telescope. A confirmação da participação de outros observatórios é esperada nas próximas semanas.De acordo com o plano, primeiro o interferômetro por rádio será testado no objeto Sagitário A - uma fonte de rádio complexa localizada no centro de nossa galáxia. Inclui os restos de uma supernova (Sagitário A leste), um complexo de três nuvens de gás e poeira (Sagitário A oeste) e o mais interessante é Sagitário A * , supostamente um buraco negro supermassivo. Emite-se no infravermelho, raio-x e outras faixas.Os dados desse objeto serão filtrados do ruído e usados para gerar uma imagem sintética de um buraco negro e do espaço ao redor.Um algoritmo desenvolvido por físicos de rádio para sintetizar dados de radiotelescópios em uma única imagem é chamado CHIRP (Reconstrução Contínua de Imagem de Alta Resolução usando Patchs anteriores). Após o treinamento em Sagitário A *, é suposto ser usado para observar outros grandes e pequenos buracos negros em diferentes regiões da nossa galáxia, bem como além dela .Hoje, os buracos negros são gravados por observatórios usando a varredura do computador, que registra flashes de luz brilhantes, por exemplo, quando uma estrela é absorvida, da qual um buraco negro “suga” o plasma.
As coordenadas obtidas serão usadas para direcionar o interferômetro de rádio do Event Horizon Telescope e ensinar o algoritmo CHIRP usando métodos que agora são usados em algoritmos de visão de máquina. Com o tempo, o programa poderá detectar independentemente esses padrões.O trabalho científico de um grupo de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e do Haystack Observatory com detalhes do algoritmo desenvolvido será apresentado em 27 de junho de 2016 na Conferência sobre Visão Computacional e Reconhecimento de Padrões em Las Vegas. Depois disso, outros cientistas terão a oportunidade de verificar os cálculos dos colegas americanos e, se tudo estiver correto, obteremos a primeira imagem de um buraco negro em cerca de um ano.Estamos ansiosos por isso.Source: https://habr.com/ru/post/pt394807/
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