Mokslininkai iš naujo atkūrė juodosios skylės vaizdą: patvirtinta 6,5 mlrd. Saulių masė

Sekite TechNaujienos Google

Tarptautinė mokslininkų komanda nauju būdu atkūrė garsiosios M87* juodosios skylės vaizdą ir nepriklausomai patvirtino, kad aplink ją matomas ryškus žiedas. Lapkričio 11 d. žurnale „Nature“ publikuotas tyrimas nustatė, kad centrinio objekto masė siekia apie 6,5 mlrd. mūsų Saulės masių. Svarbiausia ne tai, kad atrasta nauja juodoji skylė, o tai, kad iki šiol ginčytas vienos garsiausių astronominių fotografijų atkūrimas dabar patikrintas iš esmės kitu skaičiavimo metodu.

2019 metais „Event Horizon Telescope“ (EHT) projektas paviešino pirmąją pasaulyje juodosios skylės aplinkos fotografiją. Vaizdas sukurtas sujungus keliose Žemės vietose įrengtų radijo teleskopų matavimus. Nuo pat pradžių buvo aišku, kad tai ne paprasto fotoaparato kadras: labai silpnus kosminius signalus reikėjo apdoroti sudėtingais algoritmais. Dėl to dalis mokslininkų kėlė klausimų, kiek matoma žiedo forma priklauso nuo atkūrimo metodo pasirinkimo.

Kodėl pirmasis juodosios skylės vaizdas sukėlė diskusijų

M87* yra galaktikos Messier 87 centre, maždaug už 55 mln. šviesmečių nuo Žemės. Žiedą sudaro stiprios gravitacijos paveikta aplinkinės medžiagos skleidžiama spinduliuotė, o tamsesnė sritis siejama su juodosios skylės šešėliu. Tokiems objektams stebėti reikia milžiniško kampinio tikslumo, todėl EHT sujungia radijo observatorijas į virtualų, beveik Žemės dydžio teleskopą. Tačiau tarp skirtingų antenų lieka didžiulės neužpildytos erdvės, dėl kurių vaizdo rekonstrukcija tampa sudėtinga.

Ankstesniuose skaičiavimo metoduose reikėjo tam tikrų prielaidų ir rankiniu būdu pasirinktų pradinių parametrų. Keičiant šiuos nustatymus, kai kurie tyrėjai gaudavo kiek kitokį struktūros vaizdą arba kritikavo galimą algoritmų polinkį išryškinti žiedą. Naujojo tyrimo autoriai panaudojo „GenDIReCT“ metodą, kuris remiasi kalibravimo klaidoms atspariais interferometriniais duomenimis ir generatyviniu skaičiavimu. Svarbu tai, kad modelis nebuvo iš anksto mokomas tiesiog atkurti konkrečios juodosios skylės žiedo.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 21 minutė

Macronas Dubline kelia Europos saugumo klausimą: kas spręs dėl taikos Ukrainoje?

4 min. skaitymo • prieš 21 minutė

IBM planuoja 520 kubitų kvantinį procesorių: kitąmet sieks peržengti 1 000 kubitų ribą

4 min. skaitymo • prieš 21 minutė

Europoje auga naujas „Nvidia“ konkurentas: DI lustų kūrėja įvertinta 7 mlrd. dolerių

Visi naujausi straipsniai →

Mokslininkai analizavo viešai prieinamus 2017, 2018 ir 2021 metų EHT matavimus. Nepriklausomas atkūrimas skirtingais duomenų rinkiniais nuosekliai parodė vieną kompaktišką žiedo pavidalo objektą, o ne atsitiktinę ar visiškai kitokios formos struktūrą. Tai reikšmingas patvirtinimas, kad pagrindinis pirmosios fotografijos bruožas nėra vien pasirinkto algoritmo artefaktas. Vis dėlto tyrimas savaime neatsako į visus klausimus apie smulkias šviesos pasiskirstymo detales ir juodosios skylės sukimąsi.

Ką atskleidė nauji skaičiavimai

Tyrėjai apskaičiavo apie 42,2 ± 1,5 mikroarksekundės kampinį žiedo skersmenį – neįtikėtinai mažą dydį, lygų maždaug plauko pločio regimajam kampui iš daugiau kaip tūkstančio kilometrų. Atsižvelgus į atstumą ir fizinius modelius, tai atitinka 6,5 ± 0,5 mlrd. Saulės masių juodąją skylę. Ši išvada sutampa su ankstesniuose žvaigždžių judėjimo tyrimuose gautais vertinimais ir sustiprina bendrą mokslinį vaizdą.

Autoriai pabrėžia, kad jų metodas sumažina priklausomybę nuo rankinių parinkčių ir ateityje galėtų palengvinti kitų radijo interferometrijos duomenų vertinimą. Kartu tai pavyzdys, kaip generatyviniai algoritmai gali būti naudojami ne vien iliustracijoms kurti, bet ir patikimiems moksliniams matavimams atkurti. Tačiau modelio rezultatą vis tiek būtina tikrinti pagal fizinius dėsnius ir nepriklausomus stebėjimus, o ne laikyti DI sukurtą vaizdą tiesiogine fotografija.

Daugiau apie egzotiškus kosmoso reiškinius rašėme dviejų juodųjų skylių artėjimo apžvalgoje, straipsnyje apie Paukščių Take aptiktą mikroblazarą ir naujienoje apie „Voyager 1“ artėjantį istorinį atstumą. Naujoji „Nature“ publikacija rodo, kad net labai garsūs astronominiai atradimai po daugelio metų turi būti iš naujo tikrinami kitais metodais.

Vienas įdomiausių naujo darbo aspektų – galimybė duomenis vertinti taikant kitokį matematinį principą, nepriklausantį nuo konkrečių radijo teleskopų kalibravimo klaidų. Radijo signalus gali paveikti atmosfera ir įrangos charakteristikos, tačiau mokslininkai naudoja vadinamuosius uždarumo invariantus, kurie padeda atskirti tikrą dangaus objekto struktūrą nuo dalies matavimo trikdžių. Tai leidžia patikrinti, ar žiedo pavidalas išlieka net tada, kai nesiremiama ankstesnių rekonstrukcijų prielaidomis. Tyrimas svarbus ir būsimoms observatorijoms, kuriose surinktų duomenų kiekis bei tikslumas nuolat augs.

Šio tyrimo reikšmė pirmiausia metodologinė: nepriklausomas duomenų apdorojimas sustiprina mokslinį pasitikėjimą garsiuoju EHT žiedu. Naujas vaizdas nereiškia, kad mokslininkai ką tik nufotografavo naują objektą ar įrodė visus teorinius juodųjų skylių modelius. Tačiau jis sustiprina vieną įspūdingiausių šiuolaikinės astronomijos rezultatų – galimybę tirti erdvėlaikio reiškinius prie juodosios skylės įvykių horizonto.