Na noite de quarta-feira, 120 astrônomos de 8 observatórios em quatro continentes lançaram sua primeira tentativa de fotografar um buraco negro. As filmagens começaram em 5 de abril e durarão até 14 de abril deste ano. O objeto de observação foi a vizinhança de dois buracos negros supermassivos, um no centro da Via Láctea e outro na galáxia vizinha Messier 87. O primeiro é próximo, mas pequeno em diâmetro, o segundo é muito distante, mas enorme. De quem é melhor examinado - por enquanto, a pergunta. O Sagitário A * mais próximo de nós (
Sagitário A * ) está localizado no centro da nossa Via Láctea, a uma distância de 26 mil anos-luz. Muito 6 bilhões de vezes mais que a massa de nossa luminária, então o horizonte de eventos ao seu redor é maior. Sagitário A * pesando 1,5 mil vezes menos e se encaixa em um espaço menor que o volume dentro da órbita de Mercúrio.
Gopal Narayanan, professor de astronomia da Universidade de Massachusetts em Amherst, explica a importância da observação: “A teoria geral da relatividade de Einstein é baseada na ideia de que a mecânica quântica e a relatividade geral podem ser combinadas, que existe uma grande teoria unificada de conceitos fundamentais. O horizonte de eventos do buraco negro é exatamente o local onde essa possível associação é melhor estudada. "Saberemos os resultados apenas em 2018, quando os computadores processarão os dados recebidos. No final do post, há uma imagem sugerida que devemos ver se a teoria de Einstein está correta.
Para observar os horizontes do evento a partir de radiotelescópios que examinam cada um de seus céus, os astrônomos criaram um radiotelescópio virtual do tamanho da Terra. 8 observatórios em 6 pontos territoriais estão atirando.
O projeto envolve o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (uma organização líder), o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, o Joint Observatory ALMA (Chile), o National Radio Astronomy Observatory (NRAO) e o Institute of Radio Astronomy. Max Planck (Alemanha), Universidade de Concepcion (Chile), Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Central de Taiwan (ASIAA, Taiwan), Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) e Onsala (Suécia). A combinação de radiotelescópios é importante para a observação de processos em movimento rápido no Universo, que incluem, por exemplo, explosões de supernovas e fluxos de radiação cósmica, bem como estudos detalhados de pequenos objetos cósmicos distantes, como o buraco negro Sagitário A *. As capacidades dos telescópios ópticos mais poderosos são limitadas ao observar até os objetos mais massivos, e os buracos negros são extremamente compactos.
Ao unir o poder dos radiotelescópios localizados em diferentes partes do globo, os astrônomos têm a oportunidade de ver objetos espaciais extremamente distantes com uma clareza de dois milhões de vezes a nitidez da visão humana. Se uma pessoa tivesse essa visão, veria uma toranja ou um CD deitado na lua.
O lançamento deste telescópio “virtual”, chamado
Event Horizon Telescope, foi
impulsionado pelo desenvolvimento de tecnologias de Long Long Baseline Interferometry (VLBI) nos últimos vinte anos. O maior radiotelescópio milimétrico do mundo, o observatório Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), no planalto de Chachnantor, no Chile, também funciona no mesmo modelo. De 5 a 14 de abril, no projeto EHT, a tecnologia VLBI transforma todos os telescópios conectados a ele em um enorme telescópio do tamanho de nosso planeta. Os poderes dos observatórios de rádio mais sensíveis do mundo no Chile, Espanha, Califórnia, Arizona, Ilhas Havaianas e Pólo Sul da Terra foram combinados. A maior delas - o ALMA acima mencionado - consiste em 54 antenas parabólicas de 12 metros de diâmetro e 12 placas com 7 metros de diâmetro.
Outra idéia intrigante que pode ser explorada neste experimento é o chamado "paradoxo da informação". Esse fenômeno é a previsão de Stephen Hawking de que a matéria que cai em um buraco negro não pode ser perdida fora do universo conhecido, e que de alguma forma deve retornar. Aqui para ver como ele flui e os astrônomos querem. Energia ou informação que sai de um buraco negro através da radiação Hawking é um efeito quântico. Os cientistas veem regularmente a saída de grandes jatos de plasma do centro das galáxias, onde os buracos negros são assumidos ou existem. Se houver uma conexão entre os buracos negros e esses jatos (ou outras informações e vazamentos de energia), os verdadeiros horizontes de eventos no sentido estrito dos objetos colapsados em nosso Universo não serão formados.
Einstein está certo
Você não pode ver o próprio buraco negro, mas a substância que cai nele é possível. Poeira, gás e estrelas próximas criam uma região de altas energias em torno de buracos negros, ou o chamado
disco de acreção , no qual a matéria é comprimida e torcida, como em um funil, e aquecida. Graças às altas energias, a substância começa a brilhar intensamente perto do “horizonte de eventos” - o limite após o qual o buraco negro não libera nenhuma radiação e informação de si mesmo. Assim, vemos a imagem da matéria "devorada" pelo buraco negro, uma certa sombra do buraco negro.
O modelo cosmológico padrão moderno ΛCDM (Lambda-CiDiEM) assume que a teoria geral da relatividade é a teoria correta da gravidade em escalas cosmológicas e nossa localização no Universo não é particularmente distinta, ou seja, em uma escala suficientemente grande, o Universo parece o mesmo em todas as direções (isotropia) e de todo lugar (uniformidade). Isso também pode ser confirmado ou refutado.
Os buracos negros combinam as propriedades descritas por duas teorias físicas básicas de nosso tempo - a teoria da relatividade geral (teoria das grandes estruturas) e a mecânica quântica (teoria das pequenas distâncias). A enorme massa do buraco negro requer o uso da teoria geral da relatividade para descrever a curvatura do espaço-tempo causada por ele. Mas o pequeno tamanho do buraco negro e dos processos internos exige o uso da mecânica quântica. Até o momento, não foi possível combinar essas duas teorias. A combinação de teorias leva a equações não naturais - por exemplo, a densidade infinita de um buraco negro decorre delas. No início de 2015, o Event Horizon Telescope (EHT) já media os campos magnéticos nas proximidades desse buraco negro, mas sua estrutura era extremamente incomum - a força do campo magnético em algumas regiões do disco mudava a cada 15 minutos e sua configuração era muito diferente em ângulos diferentes.
De acordo com alguns cálculos da teoria geral da relatividade de Albert Einstein, nas figuras podemos ver o "crescente" de luz em torno de uma "gota" completamente negra. Essa luz é emitida pela matéria logo antes do momento em que passa através dos limites do horizonte de eventos de um buraco negro. No horizonte de eventos de Sagitário A *, os cientistas esperam ver muitos surtos. Esses flashes pontuais são gerados periodicamente com alta frequência - uma vez ao dia. Com base em observações anteriores, vários observatórios observaram algo semelhante a surtos - emissões de raios provenientes de Sagitário A *. Como resultado da pesquisa atual, os astrônomos poderão rastrear sua origem e acompanhar o processo de sua redução.
Com o desenvolvimento bem sucedido de eventos, os pontos quentes se tornarão um marcador da estrutura do espaço temporário nesta forte região gravitacional. "Isso abre a porta para a possibilidade de realizar tomografia do espaço temporário - esses pontos se movem e surgem em vários campos de observação", disse Avery Broderick, professor assistente de física e astronomia da Universidade de Waterloo, em uma apresentação do EHT anteriormente. “Existem apenas dois lugares no universo onde você pode estudar uma forte gravidade em uma escala muito grande e em torno de objetos compactos”, ele lembra.
Se virmos algo fundamentalmente diferente do que esperamos, os físicos terão que reconsiderar, por exemplo, a teoria da gravidade.
As primeiras fotos do buraco negro, que podemos ver, aparecerão antes de 2018. Enquanto isso, observe o que podemos ver nessas figuras, construídas como resultado da simulação por computador.
Combinar dados e criar uma imagem geral usando medições do telescópio do horizonte de eventos é uma tarefa incorreta, pois cada um dos resultados contém um número infinito de imagens possíveis, explicando os dados obtidos. A tarefa dos astrônomos é encontrar uma explicação que leve em consideração essas premissas preliminares, enquanto satisfaz os dados observados. A resolução angular do telescópio, necessária para obter uma quantidade suficiente de dados, exige a superação de muitos problemas e complica a reconstrução inequívoca da imagem. Por exemplo, nos comprimentos de onda observados, as mudanças não homogêneas na atmosfera introduzem erros de medição. Algoritmos confiáveis que são capazes de restaurar imagens no modo de resolução angular fina são constantemente pesquisados.
Até agora, a tarefa de limpar, interpretar e converter os dados recebidos em uma imagem de alta resolução é realizada pelo algoritmo CHIRP (Reconstrução Contínua de Alta Resolução de Imagem usando Patchs anteriores), desenvolvido por um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. No entanto, se você é versado em física e matemática, os autores do CHIRP publicaram ferramentas online simples para esses acadêmicos
no site do MIT , com a ajuda de quem qualquer pessoa com habilidades de programação possa criar e testar sua própria versão do algoritmo para processamento de dados do telescópio Event Horizon. De repente, você pode ver o problema de um ângulo completamente não convencional e oferecer um método exclusivo para resolvê-lo. Realmente não encontrei informações sobre a recompensa. Mas talvez eu estivesse parecendo mal.
Em um conjunto de ferramentas:
- Conjunto de dados de treinamento integrado
- Conjunto de dimensões de dados reais
- Conjunto de dados padronizado para testar algoritmos de recuperação de imagem
- Estimativa quantitativa interativa da eficiência do algoritmo em dados de teste simulados
- Comparação qualitativa do desempenho do algoritmo durante a reconstrução de dados reais
- Suporte online para modelagem de dados realistas usando parâmetros de imagem proprietários e um telescópio
Geektimes já escreveu sobre a preparação do telescópio EHT
no ano passado