放射物理学家找到了一种“拍摄”黑洞的方法

首先,我们将研究银河系中心的人马座A *(431万太阳质量,大概是黑洞)。




麻省理工学院信息与人工智能实验室,哈佛大学-史密森天体物理学中心和海斯克天文台的研究人员已经开发出一种新算法,该算法将有史以来首次帮助获得黑洞的真实图像。更确切地说,时空的区域,其中心是黑洞本身,根据定义是不可见的。

当然,互联网上到处都是黑洞,在科幻电影和电视节目中,我们已经看到黑洞数百次了。但这一切都是艺术家,设计师和科学家自身想象力的虚构,他们只是假设事件视界的周围环境是什么样子。

如果美国放射物理学家的计算是正确的,并且他们的努力得到其他国家同事的支持,那么我们很快就会发现事实。

该论文的主要作者,麻省理工学院的研究生凯蒂·布曼(Katie Bouman)解释说:“黑洞非常非常远,而且非常紧凑。” “ [[在银河系中心有一个黑洞]就像在月球表面上取一个葡萄柚,只不过是用射电望远镜。”

我们银河系中心的黑洞位于26,000光年的距离内,周围是直径约1.8帕秒的辐射气云。此外,黑洞本身的直径估计只有4400万公里,这与最接近太阳系太阳的水星的轨道半径相当。为了探测如此遥远的微小物体,需要使用直径为10,000公里的望远镜。建造它非常困难,因为地球直径只有12 742公里。

由于建造望远镜无法选择地球的大小,因此我不得不寻找另一种解决方案。科学家们开发了一种算法,可以将来自地球周围射电望远镜的数据整合为一个单元,以滤除噪声并生成合成图像。该项目被命名为Event Horizo​​n Telescope:事件视域望远镜。

“无线电波具有很多优势,”鲍曼说。 -无线电辐射穿过墙壁,因此穿过银河尘埃云。 “我们永远无法在可见范围内看到银河系的中心,因为我们之间的所有事物太多了。”


太阳系相对于超大质量黑洞所在星系中心的位置(在黄点的中心),

但是射电望远镜的优点暗示了它们的缺点。由于需要记录非常长的波,因此天线尺寸必须巨大。现在,地球上最大的带有一根天线的射电望远镜的天线直径为304米。因此,出于实际目的,天体物理学家使用无线电干涉仪-具有高角度分辨率的射电天文观测工具,它由至少两个隔开一定距离并通过电缆线连接的天线组成。

工作原理
如果我们取两根天线,它们彼此之间的距离为d(基准),则从源到其中一个天线的信号到达的时间要比到另一个天线早。然后,如果来自两个天线的信号受到干扰,则可以使用特殊的数学归约程序从生成的信号中恢复有关具有有效分辨率的源的信息这种减少过程称为孔径合成

实际上,事件地平线望远镜就是这样一个巨大的无线电干涉仪。

鲍曼和同事们已经争取到了世界各地六个同意参与“事件地平线望远镜”项目的观测站的支持。预计未来几周将确认其他天文台的参与。

根据计划,首先将在射手座A对象(位于我们银河系中心的复杂无线电源)上测试无线电干涉仪。它包括超新星的遗骸(东方的人马座),由三层气体和尘埃云组成的复合体(西方的人马座),最有趣的是人马座A *,据说是超大质量的黑洞。它会发出红外,X射线和其他范围的光。

来自该物体的数据将从噪声中滤除,并用于生成黑洞和周围空间的合成图像。

由无线电物理学家开发的用于将射电望远镜的数据合成为单个图像的算法称为CHIRP(使用Patch先验的连续高分辨率图像重建)。经过对射手座A *的训练后,它应该被用来观察我们银河系不同区域以及其他区域的其他大小的黑洞。

如今,天文台由天文台使用计算机扫描仪进行记录,例如,当吸收一颗恒星时,该孔会记录明亮的闪光,黑洞会从中“吸出”血浆。



所获得的坐标将用于定向“事件地平线望远镜”无线电干涉仪,并使用机器视觉算法中现在使用的方法教授CHIRP算法。随着时间的推移,该程序将能够独立检测此类模式。

麻省理工学院,哈佛史密森天体物理中心和干草堆天文台的一组研究人员将在2016年6月27日于拉斯维加斯举行的计算机视觉与模式识别会议上介绍其科学工作,并详细介绍已开发的算法。之后,其他科学家将有机会验证美国同事的计算结果,如果一切正确,那么我们将在大约一年后得到黑洞的第一张图像。



我们期待着它。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394807/


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