A fekete lyuk első képe úgy néz ki, mint egy „sovány” torta

(CNN) A fekete lyukról valaha készült első kép most sokkal tisztábbnak tűnik.

Eredetileg 2019-ben jelent megmint még előtte soha A Messier 87 galaxis közepén található szupermasszív fekete lyuk történelmi képe lényegében láthatatlan égitesteket örökített meg közvetlen képalkotás segítségével.

A kép szolgáltatta az első közvetlen vizuális bizonyítékot a fekete lyukak létezésére, és egy központi sötét területet mutat be egy fénygyűrűbe burkolva, amely az egyik oldalon világosabbnak tűnik. A csillagászok a tárgyat „fuzzy narancssárga fánknak” nevezték el.

A kutatók szerint a tudósok most gépi tanulást alkalmaztak, hogy a képet tisztábbá tegyék, amely inkább egy „sovány” fánkhoz hasonlít. A központi rész sötétebb és nagyobb, fényes gyűrű veszi körül, ahol forró gáz esik az új kép fekete lyukába.

2017-ben a csillagászok a Földtől 55 millió fényévre lévő Virgo galaxishalmaz közelében, a Messier 87 vagy M87 hatalmas galaxis láthatatlan szívének megfigyelésére indultak.

Az Event Horizon Telescope Collaboration, az EHT, a teleszkópok globális hálózata, amely az első felvételt készítette egy fekete lyukról. Több mint 200 kutató dolgozott a projekten több mint egy évtizede. A projekt az eseményhorizontról kapta a nevét, amely egy fekete lyuk körüli javasolt határvonal, amely azt a pontot jelöli, ahonnan a fény vagy sugárzás nem tud elszabadulni.

Az EHT részeként működő Európai Déli Obszervatórium szerint a tudósok a fekete lyuk képének rögzítéséhez a világ hét rádióteleszkóp erejét kombinálták nagyon hosszú interferometria segítségével. ez a csoport Létrehozott egy virtuális távcsövet, amely nagyjából akkora, mint a Föld.

Maximális pontosság elérve

Az eredeti 2017-es megfigyelés adatait gépi tanulási technológiával kombinálták, hogy a teleszkópok által először látottak teljes felbontását rögzítsék. Az új, részletesebb kép egy tanulmány mellett jelent meg Csütörtökön ben Astrophysical Journal Letters.

– mondta Lia Medeiros, a tanulmány vezető szerzője, az Institute for Advanced Study Természettudományi Iskolájának asztrofizika posztdoktori munkatársa. Princeton, New Jersey, egy nyilatkozatban.

„Mivel a fekete lyukakat nem tudjuk közelről tanulmányozni, a kép részletei fontos szerepet játszanak abban, hogy megértsük a viselkedésüket. A képen látható gyűrű szélessége körülbelül kétszer kisebb, ami erős korlátot fog jelenteni számunkra. elméleti modellek és gravitációs tesztek.”

Medeiros és az EHT más tagjai főkomponens-interferencia modellezést fejlesztettek ki, vagy PRIMO. Az algoritmus szótári tanuláson alapul, ahol a számítógépek nagy mennyiségű anyag alapján hoznak létre szabályokat. Ha egy számítógép különböző banánképek sorozatát kapja, plusz némi képzést, akkor képes lehet megállapítani, hogy az ismeretlen kép tartalmaz-e banánt vagy sem.

A PRIMO-t használó számítógépek több mint 30 000 fekete lyukak nagy felbontású szimulált képét elemezték, hogy kiderítsék a közös szerkezeti részleteket. Ez alapvetően lehetővé tette, hogy a gépi tanulás kitöltse az eredeti kép hiányosságait.

„A PRIMO egy új megközelítés az EHT megfigyelésekből származó képek készítésének kihívásokkal teli feladatához” – mondta Todd Lauer, a National Science Foundation Optikai és Infravörös Csillagászati ​​Kutatólaboratóriumának csillagásza. NOIRLab. „Módot biztosít a megfigyelt objektumról hiányzó információk kompenzálására, ami szükséges annak a képnek a létrehozásához, amelyet egyetlen óriási, Föld méretű rádióteleszkóppal láthattunk volna.”

A fekete lyukak kutatásának fejlesztése

Elmondása szerint a fekete lyukak hatalmas mennyiségű, kis régióba zsúfolt anyagból állnak NASA, amely egy hatalmas gravitációs mezőt hoz létre, amely mindent magához vonz maga körül, beleértve a fényt is. Ezeknek az erőteljes égi jelenségeknek megvan a módja annak, hogy felmelegítsék a körülöttük lévő anyagot, és torzítsák a téridőt.

Az anyag felhalmozódik a fekete lyukak körül, több milliárd fokra hevül, és majdnem eléri a fénysebességet. A fény a fekete lyuk gravitációja köré hajlik, ami a képen látható fotongyűrűt eredményezi. A fekete lyuk árnyékát a sötét középső régió képviseli.

A fekete lyukak optikai megerősítése is a megerősítésként szolgál Albert Einstein általános relativitáselmélete. Elméletileg Einstein azt jósolta, hogy a sűrű és tömör űrrégiók gravitációja olyan erős lesz, hogy semmi sem menekülhet el onnan. De ha forró anyag plazma formájában veszi körül a fekete lyukat, és fényt bocsát ki, akkor az eseményhorizont látható lehet.

Az új kép segíthet a tudósoknak a fekete lyuk tömegének pontosabb mérésében. A kutatók más EHT-megfigyelésekre is alkalmazhatják a PRIMO-t, beleértve a megfigyeléseket is A fekete lyuk Tejútrendszerünk középpontjában.

„A Photo 2019 csak a kezdet volt” – mondta Medeiros. „Ha egy kép többet ér ezer szónál, a kép mögött rejlő adatok sokkal több történetet rejtenek magukban. A PRIMO továbbra is kritikus eszköz lesz az ilyen ismeretek kinyerésében.”