Het eerste beeld van een zwart gat ziet eruit als een ‘magere’ cake

(CNN) De eerste foto die ooit van een zwart gat is gemaakt, ziet er nu veel duidelijker uit.

Oorspronkelijk uitgebracht in 2019zoals nooit tevoren Historisch beeld van het superzware zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel Messier 87 legde in wezen onzichtbare hemellichamen vast met behulp van directe beeldvorming.

De afbeelding leverde het eerste directe visuele bewijs van het bestaan ​​van zwarte gaten en toonde een centraal donker gebied dat is omhuld door een ring van licht die aan één kant helderder lijkt. Astronomen noemden het object de ‘fuzzy orange donut’.

Wetenschappers hebben nu machine learning gebruikt om het beeld een schonere upgrade te geven die meer op een “magere” donut lijkt, aldus de onderzoekers. Het centrale gebied is donkerder en groter, omringd door een heldere ring waar heet gas in het zwarte gat in de nieuwe afbeelding valt.

In 2017 gingen astronomen op pad om het onzichtbare hart van het massieve sterrenstelsel Messier 87, of M87, te observeren nabij de Virgo-cluster van sterrenstelsels op 55 miljoen lichtjaar van de aarde.

De Event Horizon Telescope Collaboration, de EHT genaamd, is een wereldwijd netwerk van telescopen dat het eerste beeld van een zwart gat heeft gemaakt. Meer dan 200 onderzoekers hebben meer dan een decennium aan het project gewerkt. Het project is vernoemd naar de waarnemingshorizon, de voorgestelde grens rond een zwart gat dat het punt markeert waarop geen terugkeer mogelijk is en waar geen licht of straling kan ontsnappen.

Om een ​​foto van het zwarte gat te maken, combineerden wetenschappers de kracht van zeven radiotelescopen over de hele wereld met behulp van zeer lange interferometrie, volgens het European Southern Observatory, dat deel uitmaakt van de EHT. deze groep Hij creëerde een virtuele telescoop die ongeveer even groot was als de aarde.

Maximale nauwkeurigheid bereikt

Gegevens van de oorspronkelijke waarneming in 2017 werden gecombineerd met machine learning-technologie om de volledige resolutie vast te leggen van wat de telescopen voor het eerst zagen. Het nieuwe, meer gedetailleerde beeld is vrijgegeven met een studie Donderdag in Astrofysische dagboekbrieven.

zei hoofdonderzoeksauteur Lia Medeiros, een postdoctoraal fellow in astrofysica aan de School of Natural Sciences van het Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, in een verklaring.

“Omdat we zwarte gaten niet van dichtbij kunnen bestuderen, spelen de details van de afbeelding een belangrijke rol in ons vermogen om hun gedrag te begrijpen. De breedte van de ring in de afbeelding is nu ongeveer twee keer kleiner, wat een sterke beperking zal zijn voor onze theoretische modellen en zwaartekrachttesten.”

Medeiros en andere leden van de EHT ontwikkelden interferentiemodellering met hoofdcomponenten, of PRIMO. Het algoritme is gebaseerd op het leren van woordenboeken, waarbij computers regels maken op basis van grote hoeveelheden materiaal. Als een computer een reeks verschillende bananenfoto’s krijgt, plus wat training, kan hij misschien zien of de onbekende foto al dan niet een banaan bevat.

Computers die PRIMO gebruikten, analyseerden meer dan 30.000 gesimuleerde afbeeldingen met hoge resolutie van zwarte gaten om gemeenschappelijke structurele details te onderscheiden. Hierdoor kon de machine learning in feite de hiaten van de originele afbeelding opvullen.

“PRIMO is een nieuwe benadering van de uitdagende taak om beelden te maken van EHT-waarnemingen”, zegt Todd Lauer, een astronoom bij het Optical and Infrared Astronomy Research Laboratory van de National Science Foundation. NOIRLab. “Het biedt een manier om ontbrekende informatie over het object dat wordt bewaakt te compenseren, wat nodig is om het beeld te genereren dat zou zijn gezien met een enkele gigantische radiotelescoop ter grootte van de aarde.”

Ontwikkelen van onderzoek naar zwarte gaten

Volgens hem zijn zwarte gaten gemaakt van enorme hoeveelheden materie die in een klein gebied zijn gepropt NASA, wat een enorm zwaartekrachtveld creëert dat alles eromheen aantrekt, inclusief licht. Deze krachtige hemelverschijnselen hebben ook een manier om de materie om hen heen op te warmen en de ruimtetijd te vervormen.

Materiaal hoopt zich op rond zwarte gaten, verhit tot miljarden graden en bereikt bijna de snelheid van het licht. Het licht wordt rond de zwaartekracht van het zwarte gat gebogen, wat resulteert in de fotonenring die in de afbeelding te zien is. De schaduw van het zwarte gat wordt weergegeven door het donkere centrale gebied.

Optische bevestiging van zwarte gaten dient ook als bevestiging van De algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. In theorie voorspelde Einstein dat dichte en compacte delen van de ruimte een zo intense zwaartekracht zouden hebben dat niets eraan zou kunnen ontsnappen. Maar als heet materiaal in de vorm van plasma het zwarte gat omringt en licht uitzendt, kan de waarnemingshorizon zichtbaar zijn.

Het nieuwe beeld zou wetenschappers kunnen helpen nauwkeurigere metingen van de massa van het zwarte gat te maken. Onderzoekers kunnen PRIMO ook toepassen op andere EHT-waarnemingen, waaronder die van Het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel.

“Foto 2019 was nog maar het begin”, zei Medeiros. “Als een foto meer zegt dan duizend woorden, hebben de gegevens achter die afbeelding nog veel meer verhalen te vertellen. PRIMO zal een cruciaal hulpmiddel blijven bij het extraheren van dergelijke inzichten.”