Новая технология делает изображения черных дыр более четкими

Newswise — Кембридж, Массачусетс. Когда в 2019 году ученые обнародовали первое историческое изображение черной дыры, сделанное человечеством, на котором изображено темное ядро, окруженное огненным ореолом падающего на него материала, они думали, что более богатые образы и идеи ждут, чтобы их обделили данными.

Моделирование предсказывает, что, скрытое этим ярко-оранжевым свечением, должно быть тонкое яркое кольцо света от фотонов, движущихся вокруг задней части черной дыры из-за ее сильной гравитации.

Теперь группа исследователей объединила теоретические предсказания и сложные алгоритмы визуализации, чтобы «воссоздать» исходные изображения сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87*, впервые полученные телескопом «Горизонт событий» (EHT) в 2019 году. выводы, Опубликовано сегодня в Астрофизический журналИ Он согласуется с теоретическими предсказаниями и предлагает новые способы изучения этих загадочных объектов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик.

«Подход, который мы выбрали, включает в себя использование нашего теоретического понимания того, как возникают эти черные дыры, для создания пользовательской модели для данных EHT», — говорит он. Доминик Биссетсоавтор исследования, основанного в Астрофизический центр | Гарвард и Смитсоновский И член коллаборации EHT. «Наша модель разбивает реконструированное изображение на две наиболее важные для нас части, поэтому мы можем изучать две части по отдельности, а не смешивать их вместе».

Результат стал возможен, потому что EHT является «вычислительным инструментом по своей сути», — говорит Эйвери Бродерик, который руководил исследованием и заведует кафедрой Джона Арчибальда Уиллера семьи Делани в Институте периметра. «Он основан как на алгоритме, так и на основе стали. Сложные алгоритмические усовершенствования позволили нам изучить ключевые особенности изображения, отображая остальные в исходном разрешении EHT».

Чтобы достичь этого результата, команда использовала разработанное ими программное обеспечение для обработки изображений под названием THEMIS, которое позволило им выделить отдельные особенности колец из первоначальных наблюдений за черной дырой *M87, а также выявить четкие следы мощных струй, вырывающихся наружу из черной дыры. отверстие. Черная дыра.

По словам соавтора Хонг И По, доцента Национального тайваньского педагогического университета, по существу «отслаивая» элементы изображения, «окружающая среда вокруг черной дыры может быть четко видна».

Черные дыры долгое время считались невидимыми, пока ученые не убедили их спрятаться с помощью сети телескопов, протянувшейся по всему земному шару, известной как EHT. Используя восемь обсерваторий на четырех континентах, направленных в одну и ту же точку на небе и связанных друг с другом за наносекундное время, исследователи EHT наблюдали две черные дыры в 2017 году.

Коллаборация EHT впервые обнаружила сверхмассивную черную дыру M87* в 2019 году. Позже, в 2022 году, они обнаружили относительно небольшую, но шумную черную дыру в центре нашей галактики Млечный Путь, названную Стрельцом A* (или Sgr A*).

Сверхмассивные черные дыры занимают центры большинства галактик, упаковывая невероятное количество массы и энергии в маленькое пространство; Черная дыра M87*, например, на 2 квадриллиона (это два с 15 нулями) массивнее Земли.

Изображение M87 *, которое ученые обнародовали в 2019 году, стало знаковым открытием, но исследователи чувствовали, что они все еще могут сделать изображение более четким и получить новые знания. Применив свою новую программную технологию к исходным данным 2017 года, команда смогла сосредоточить силу ограничения данных на явлениях, которые, согласно предсказаниям теорий и моделей, скрыты под поверхностью.

Недавно разработанная технология показывает многообещающие результаты на текущих данных EHT за 2017 год.

соавтор говорит Пол ТедАстрофизик CfA и научный сотрудник EHT в инициативе Гарвардского университета по черной дыре.

###

Об Астрофизическом центре | Гарвард и Смитсоновский

Астрофизический центр | Harvard & Smithsonian — это совместная работа Гарварда и Смитсоновского института, призванная задать — и, в конечном счете, ответить — на самые большие нерешенные вопросы человечества о природе Вселенной. Центр астрофизики со штаб-квартирой в Кембридже, штат Массачусетс, с исследовательскими центрами по всей территории Соединенных Штатов и по всему миру.