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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。
元々は 2019 年にリリースされましたが、画期的な 銀河の中心にある超大質量ブラックホールの歴史的な画像 メシエ87が本質的に目に見えない天体を捉えている ダイレクトイメージングを使用します。
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示し、片側がより明るく見える光の輪に囲まれた中央の暗い領域を表示しました。天文学者はこの天体を「ぼやけたオレンジ色のドーナツ」と名付けました。
今回、科学者らは機械学習を利用して画像を「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 ホールに落ちるにつれて、中心領域はより暗く、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を開始しました。
EHT として知られる Event Horizon Telescope Collaboration は、ブラック ホールの最初の画像を捉え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、光も放射線も逃げることが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、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てブラックホールを画像化した。この配列 地球と同じサイズの仮想望遠鏡を効果的に作成しました。
2017 年の最初の観測データは機械学習技術と結合され、望遠鏡が初めて見たものの最大解像度を捕捉しました。研究とともに公開された、より詳細な新しい画像 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、研究主任著者であり、高等研究所自然科学部の天体物理学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ので、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現在約2倍小さくなっており、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。 あるいはプリモ。このアルゴリズムは、コンピューターが大量のコンテンツ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。コンピューターに何らかのトレーニングを行ってさまざまなバナナの一連の画像を与えた場合、未知の画像にバナナが含まれているかどうかを判断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 枚以上のブラック 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抽出しました。これにより、機械学習は基本的に元の画像のギャップを埋めることができました。
「Primoは、EHT観測から画像を生成するという困難な課題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、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。これは、地球ほどの大きさの巨大な電波望遠鏡を使用して観察されたであろう画像を生成するために必要です。」
NASAによると、ブラックホールは狭い領域に押し込まれた膨大な量の物質でできており、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るという。これらの強力な天文現象は、周囲の物質を極度に加熱し、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、最大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、画像に見えるフォトン 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、宇宙の高密度の領域には非常に強い重力があり、そこから逃れることはできないだろうと予測しました。しかし、プラズマの形をした熱い物質がブラックホールを取り囲んで光を発すれば、事象の地平線が見えるようになるかもしれない。
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、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 を適用できます。
「2019年のイメージは始まりにすぎませんでした」とメデイロス氏は語った。 「写真が千の言葉に匹敵するのであれば、その画像の基礎となるデータには、さらに多くのストーリーが隠されています。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るでしょう。」
