ブラックホールの最初のぼやけた写真が鮮明に変身 | CNN

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ブラックホールを撮影した最初の写真は、少し鮮明に見えるようになりました。

2019年に発売されたものの、未発売の メシエ87銀河の中心にある超大質量ブラックホールの歴史的画像が、本質的に目に見えない天体を捉えた 直接画像を使用します。

この画像は、ブラックホールが存在することを示す最初の直接的な視覚的証拠を提供し、片側がより明るく見える光の輪で囲まれた中央の暗い領域を示しました。天文学者らはこの物体を「ファジーオレンジドーナツ」と名付けた。

今回、科学者らは機械学習を利用して、画像をより「痩せた」ドーナツのようにきれいにアップデートしたと研究者らは述べた。新しい画像では、高温のガスがブラック ホールに落ち込むにつれて、中央領域はより暗く、より大きくなり、明るいリングで囲まれています。

2017年、天文学者たちは地球から5500万光年離れたおとめ座銀河団の近くにある巨大銀河メシエ87（M87）の目に見えない中心部の観察に着手した。

EHT と呼ばれる Event Horizo​​n Telescope Collaboration は、ブラック ホールの最初の写真を撮影した望遠鏡の世界的なネットワークです。 200 人以上の研究者が 10 年以上にわたってこのプロジェクトに取り組みました。このプロジェクトは事象の地平線と名付けられました。これは、光も放射線も逃れることのできない帰還不能点を表す、ブラック ホールの周囲に提案された境界線です。

EHTの一部であるヨーロッパ南天天文台によると、ブラックホールの画像を撮影するために、科学者たちは超長基線干渉法を使用して世界中の7台の電波望遠鏡の力を組み合わせた。このマトリックス 事実上、地球と同じサイズの仮想望遠鏡が作成されました。

2017 年の最初の観測データと機械学習技術を組み合わせて、望遠鏡が初めて見たものの最大解像度を取得しました。新しい、より詳細な画像と研究が公開されました 木曜日、天体物理学ジャーナルレターズに掲載。

「私たちの新しい機械学習技術 PRIMO を使用することで、現在のアレイの最大解像度を達成することができました」と、研究主著者であり、高等研究所自然科学部の天体物理学の博士研究員であるリア・メデイロス氏は述べています。 ニュージャージー州プリンストンが声明で述べた。

「私たちはブラックホールを間近で研究することができないため、ブラックホールの挙動を理解するには画像の詳細が重要な役割を果たします。画像内のリングの幅は2分の1に小さくなり、これは私たちの理論モデルや重力のテストにとって強力な制約となるでしょう。」

メデイロスと他の EHT メンバーは主成分干渉モデリングを開発しました。 または COUSIN このアルゴリズムは、コンピュータが大量の資料に基づいてルールを作成する辞書学習に基づいています。コンピューターにさまざまなバナナの一連の画像を与え、トレーニングと組み合わせると、未知の画像にバナナが含まれているかどうかを学習できます。

PRIMO を使用したコンピューターは、30,000 枚を超えるブラック ホールの高解像度シミュレーション画像を分析し、共通の構造の詳細を見つけ出しました。これにより、機械学習が元の画像のギャップを本質的に埋めることができました。

「PRIMO は、EHT 観測から画像を構築するという困難なタスクに対する新しいアプローチです」と、国立科学財団国立光赤外線天文学研究所の天文学者トッド・ラウアー氏は述べています。 ノワールラボ「これは、単一の巨大な地球サイズの電波望遠鏡を使用して見られる画像を生成するために必要な、観測対象の物体に関する欠落情報を補う方法を提供します。」

NASA によると、ブラックホールは小さな領域に押し込まれた大量の物質で構成されており、光を含む周囲のあらゆるものを引き込む巨大な重力場を作り出しています。これらの強力な天体現象は、周囲の物質を過熱させ、時空を歪ませる方法もあります。

物質はブラックホールの周囲に蓄積し、数十億度まで加熱され、ほぼ光の速度に達します。光はブラック ホールの重力の周りで曲がり、画像に見られるフォトン リングを作成します。ブラック ホールの影は、暗い中央領域で表されます。

ブラックホールの視覚的な確認は、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論の確認としても機能します。理論的には、アインシュタインは、宇宙の高密度でコンパクトな領域には、そこから逃れることができないほど強力な重力があると予測しました。しかし、加熱されたプラズマのような物質がブラックホールを囲んで光を発すれば、事象の地平線が見える可能性がある。

新しい画像は、科学者がブラックホールの質量をより正確に測定するのに役立つ可能性がある。研究者は、天の川銀河の中心にあるブラックホールの観測など、他の EHT 観測にも PRIMO を適用することができます。

「2019年の写真は始まりに過ぎなかった」とメデイロス氏は語った。 「一枚の写真が千の言葉に匹敵するのであれば、その写真の基礎となるデータには語るべき多くのストーリーが含まれています。PRIMO は今後もそのような洞察を引き出すための重要なツールであり続けます。」