Ako sme dokázali odfotiť čiernu dieru?

Čierna diera je koncentráciou hmoty s takmer nekonečnou hustotou. Predstavuje formu konečného štádia hviezdy, jej gravitačná sila nedovoľuje únik akýchkoľvek častíc s výnimkou efektu nazývaného kvantové tunelovanie. Vďaka silnej gravitácii nedokáže odtiaľ uniknúť ani svetlo, preto sa ujal názov čierna diera.

Ako sa teda podarilo odfotiť niečo, čo sa nedá odfotiť? Čierna diera (alebo gravitačný kolapsar) sa nachádza v strede galaxie Messier 87. Od Zeme je vzdialená 55 miliónov svetelných rokov a napriek tomu sa môžeme pozrieť na jej podobu.

Za všetkým hľadaj ženu

Za tento husársky kúsok môže študentka MIT Katie Bouman. Už v roku 2016 vytvorila algoritmus, ktorý napokon pomohol zobraziť čiernu dieru. Katie spolupracovala s tímom výskumníkov z MIT Computer Science a Artificial Intelligence Laboratory, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a MIT Haystack Observatory.

Obrovská vzdialenosť Zeme od čiernej diery znamenala, že jej odfotografovanie je nemožné. Jediným riešením bolo použiť obrovský ďalekohľad. Aj to však predstavovalo (takmer) neriešiteľný problém.

„Ak si chcete predstaviť niečo také malé, potrebujeme teleskop s priemerom 10 000 kilometrov, čo nie je reálne, pretože priemer Zeme nie je ani 13 000 kilometrov,“ povedala Katie Bouman.

Aby to bolo možné, spojila sa globálna sieť ôsmich pozemných ďalekohľadov projektu Horizon Telescope a vytvorila jeden veľký teleskop, navrhnutý na zber svetelných dát z čiernej diery. Tieto teleskopy sa nachádzajú v Spojených štátoch, Mexiku, Čile, Španielsku a na Južnom póle.

https://youtu.be/BIvezCVcsYs

Katie Bouman komplexne opísala tento proces v TED Talk 2017.

Svetelné informácie dokážu dať výskumníkom údaje o štruktúre čiernej diery, ale stále chýbajú dáta, ktoré by im umožnili vytvárať úplný obraz.

Pozrite siVedci použijú celoplanetárny teleskop EHT, aby uvideli čierne diery

Algoritmus Katie Bouman sa volá CHIRP (nepretržitá rekonštrukcia obrazu s vysokým rozlíšením pomocou Patch priors). Využíva ojedinelé údaje získané z ďalekohľadov na pomoc pri výbere a overovaní obrazu a pomáha vyplniť medzery.

https://www.youtube.com/watch?v=pkTWO0crVng

Ach, tie dáta

Vedci zosynchronizovali teleskopy tak, aby zbierali informácie v presne určený čas a na rovnakej vlnovej dĺžke. Experiment odštartovali pred dvomi rokmi, nikoho neprekvapí, že je náročný na obrovské množstvo dát. Za päť nocí pozorovania získali výskumníci 4 petabajty dát.

Pre ilustráciu, ak by sa takýto objem dát uložil ako hudba vo formáte MP3, mali by sme čo počúvať 8 000 rokov! Vedecký tím strávil 2 roky koreláciou, kalibráciou a interpretáciou údajov.

Samotný obrázok čiernej diery nepredstavuje žiaden vedecký prelom, podstatné je, že sa ju vedcom podarilo „zachytiť“. A to je prvý krok k ďalším úžasným objavom vesmíru a hlavne fyziky.

ZdrojMashable,Science

Komentáre k článku