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ブラックホールを初めて撮影した画像は、少し鮮明に見えるようになりました。
2019年に初めてリリースされましたが、前例のない 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探査機87から撮影され、ほとんど目に見えない天体が捉えられた ダイレクトイメージングによる。
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、中央の暗い領域が、片側がより明るく見える光の輪で囲まれているのを示しています。天文学者らはこの物体を「ファジーオレンジドーナツ」と呼んだ。
今回、科学者らは機械学習を利用して、画像をより「スキニー」ドーナツのようにきれいにアップグレード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 5,500 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ました。
EHT と呼ばれる Event Horizon Telescope のコラボレーションは、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、事象の地平線にちなんで名付けられました。事象の地平線は、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ている境界線です。
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。この配列 実際に地球と同じ大きさの仮想望遠鏡を作成しました。
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。研究結果とともに、より詳細な新しい画像が公開されました 木曜日の天体物理学ジャーナルレターズ。
「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、自然科学部の天体物理学の博士研究員であるリア・メディ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、その挙動を理解する上で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約 2 倍小さくなりました。これは、私たちの理論モデルと重力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計モデルを開発しました。 またはプリモ。このアルゴリズムは、コンピューターが大量の資料に基づいてルールを作成する辞書学習に依存しています。コンピュータにさまざまなバナナの一連の画像が与えられ、いくつかのトレーニングと組み合わせれば、未知の画像にバナナが含まれているか、含まれていないかを識別できる可能性があります。
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、機械学習で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。
「PRIIMO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・ラウアーは述べた。 ノワールラボ「これは、単一の地球サイズの巨大な電波望遠鏡で見られるであろう画像を作成するために必要な、観測対象に関する欠落情報を補う方法を提供します。」
NASAによると、ブラックホールは狭い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吸い込む巨大な重力場を作り出しているという。これらの強力な天体現象は、周囲の物質を加熱し、時空を歪ませる方法もあります。
ブラックホールの周囲には物質が蓄積し、数十億度に加熱され、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役立ちます。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、プラズマの形で加熱された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。 「一枚の絵が千の言葉に匹敵するのであれば、その絵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重要なツールであり続けます。」
