Kara delik görüntüsü bize ne söylüyor?

Bilim adamları görünmez bir kara deliğin 'fotoğrafını çektiğinde': görüntü, bir dizi teleskop tarafından toplanan verilerden oluşturulan etrafındaki alanı yakalar ve kara delikleri daha iyi anlamak için bir platform sağlar.

Bir kara deliğin ilk görüntüsü. Event Horizon Telescope projesi tarafından yakalandı. (Resim kaynağı: Ulusal Bilim Vakfı)

Kara deliklerin tüm evrendeki en karanlık bölgeler olduğu varsayılıyor. Yine de, bilim adamları geçen hafta ilk kez bir kara deliğin fotoğrafını çekebildiklerini duyurduklarında, ortaya çıkardıkları görüntü karanlıktan başka bir şey değildi. Son bir hafta içinde en çok dolaşan görüntülerden biri haline gelen görüntüde parlak turuncu ve çörek şeklinde göründü. Işık bir kara delikten kaçamadığında, fotoğraf nasıl elde edildi ve başarıyı önemli kılan nedir?

Resmin gösterdiği şey

Fotoğrafın ana konusu, Messier 87 adlı bir galaksinin merkezinde, Dünya'dan 55 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir kara delik, görüntüdeki halka şeklinin küçük ve karanlık merkezi çekirdeğiyle sınırlıydı; içinde bulunduğu aydınlık çevre. Bir kara deliğin fotoğrafını çekmenin tek yolu buydu - onu çevreleyen tüm alanı yakalayarak. Kara deliğin kendisi ışık ya da insanlar tarafından yapılmış aletler tarafından tespit edilebilecek başka elektromanyetik dalgalar yaymaz veya yaymaz. Ancak, büyük miktarlarda gaz, bulutlar ve şiddetle dönen plazmaya sahip olan kara deliğin sınırının hemen dışındaki alan - olay ufku olarak adlandırılır - görünür ışık da dahil olmak üzere her türlü radyasyonu yayar.

Açıklama: İşte bir kara delik ve neden daha önce hiçbiri fotoğraflanmadı?

Kara deliğin dışını da fotoğraflamak kolay olmadı. Söz konusu kara deliğin çapı 1,5 ışık günü veya yaklaşık 40 milyar kilometreydi. Bir kara deliğin dışındaki halka genellikle 4 ila 5 kat daha fazla genişliğe sahiptir. Ancak Dünya'dan çok uzak mesafe, nokta boyutunda bir resimden daha iyi bir şey kaydetmenin mevcut araçlarla fiziksel olarak mümkün olmadığı anlamına geliyordu. Bilim adamları, sonunda yakalayabildikleri gibi daha yüksek çözünürlüklü bir resmin, anteni Dünya'nın kendisi kadar büyük bir teleskop gerektirdiğini hesaplamıştı.

neden önemli

Bilim adamları, bu bölgeleri incelemek için birkaç yıldır kara deliklerin bilgisayar simülasyonlu görüntülerini kullanıyorlar. İlk defa gerçek bir imajları var. Oldukça benzer görünseler de, bilim adamları şimdi ayrıntılarda bilgisayar simülasyonlu görüntülerden farklı olup olmadığını ve bu farklılıkların enstrümantasyon, gözlem veya diğer hatalarla açıklanıp açıklanamayacağını görmek için gerçek görüntüye yakından bakmaya başlayacaklar. Bu, evrenle ilgili mevcut teoriler için bir test sağlayabilir ve kara deliklerin ve evrenin kendisinin doğasının daha iyi anlaşılmasına yol açabilir.

kara delik seçimi

M87 galaksisindeki kara deliği fotoğraflamanın bir alternatifi vardı - çok daha yakın olan bir kara deliği fotoğraflamaya çalışmak. Dünya'ya çok daha yakın binlerce, muhtemelen milyonlarca kara delik var, ancak her kara delik fotoğraflanmaya aday olamaz. Bilim adamları, Dünya'da bulunan aletler tarafından yakalanacak kadar büyük, belirli bir boyutta kara delik arıyorlardı. M87 galaksisindeki kara delik, Güneş'in yaklaşık 6 milyar katı büyüklüğünde ve bilinen en büyüklerinden biri. Dünya'ya daha yakın karşılaştırılabilir büyüklükte bir kara delik yok.

Oku | Bir Kara Deliğin olay ufkunun görüntüsü, bu MIT lisansüstü öğrencisinin çalışmasıyla mümkün oldu.

Yine de kendi Samanyolu galaksimizde bir aday vardı. Samanyolu'nun merkezinde bulunan Sagittarius A* kara deliği, Güneş'in yaklaşık 4,3 milyon katı büyüklüğünde ve Dünya'dan sadece 25.000 ışıkyılı uzaklıkta. M87 galaksisindeki ile karşılaştırıldığında Dünya'ya yaklaşık 2.000 kat daha yakındır, ancak aynı zamanda yaklaşık 1.500 kat daha küçüktür. Bu nedenle, ölçekte, iki aday karadelik, fotoğraflanmak için benzer fırsatlar sundu.

teleskopu kurmak

Dünya boyutunda bir teleskop elde edilebilecek bir şey değildi. Bu nedenle, bilim adamları, araçlarının sınırlamalarının üstesinden gelmek için dahiyane yeni yöntemler tasarlamak zorunda kaldılar. Dünyanın en büyük ve en gelişmiş radyo teleskoplarından sekizini kullanmaya karar verdiler ve onları sanal bir Dünya boyutunda teleskop gibi hareket etmelerini sağlayacak bir teknikle ilişkilendirdiler. Teleskoplar, kara delik bölgesinden gelen radyasyonların eşzamanlı kayıtlarını yaptı. Teleskopların her birine atomik saatler takıldı, böylece kayıtları daha sonra aşırı hassasiyetle eşleştirilebildi.

Ayrıca okuyun | Kara delik olay ufku: İşte böyle görünüyor

Bireysel teleskopların her biri, kara delik bölgesinden gelen radyasyonu topladı. Ancak boyut sınırlamaları nedeniyle, hepsinin kara delik hakkında yalnızca çok sınırlı bilgileri vardı. Bu teleskopların her biri tarafından kaydedilen verileri tam zamanında eşleştirmek, bilim adamlarına biraz daha bilgi verdi, ancak bu teleskoplar tarafından yakalanamayan büyük miktarda bilgi hakkında hiçbir şey yapılamıyordu.

Verilerden görüntü oluşturma

Bilim adamlarının, teleskopların yakaladığı sınırlı bilgi ile kara deliğin tam görüntüsünü yeniden oluşturmak için süper bilgisayarların yardımını aldıkları yer burasıdır. Sınırlı verilerle tüm resimleri yeniden oluşturmak olağandışı değildir. Bilgisayarlarımızdaki müzik, resim veya video dosyalarının boyutlarını küçültmek için kullandığımız sıkıştırma teknikleri benzer prensipler üzerinde çalışır. Boyutu küçültürken birçok bilgiyi çöpe atıyoruz, ancak bilgisayar yine de bir miktar kalite kaybıyla birlikte müziği veya videoyu yeniden oluşturabiliyor.

Tabii ki, kara delik görüntüsü üzerinde çalışan bilim adamlarının karşılaştığı zorluk, dosyaların sıkıştırılması için kullanılan tekniklerden daha karmaşıktı. Başa çıkmaları gereken çok büyük miktarda veri vardı ve radyasyondan doğrudan elde edilen bilgiler son derece sınırlıydı. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu nedenle, görüntüyü yeniden oluşturmak için çığır açan yaklaşımlar kullanarak tamamen yeni algoritmalar yazmak zorunda kaldılar.

Sonuç olarak, dünyaya sunulan o fotoğraftaki çok sayıda piksel bilgisayar tarafından oluşturulmuş olabilir. Ancak, bilgisayar simülasyonlu görüntülerde olduğu gibi matematiksel modellerden üretilmek yerine, teleskopların doğrudan gözleminin sonucu olan piksellerdeki bilgiler kullanılarak üretildiler.

Dünyanın en hızlı süper bilgisayarlarından bazılarının devasa miktarda veriyi işlemesi ve M87 galaksisindeki kara deliğin görüntüsünü yeniden oluşturması iki yıl sürdü. Görünüşe göre görüntü henüz hazır olmadığı için Yay A* kara deliğinin bir fotoğrafı henüz yayınlanmadı.

Arkadaşlarınla ​​Paylaş: