sayısız bilim olarak ve genel haber kuruluşlarının bugün bildirdiğine göre, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik olan Sagittarius A*’nın görüntüsü muhteşem bir bilimsel başarıdır. Ancak çok fazla dikkat çekmeyen bir yönü, keşifte simülasyonların ve sentetik verilerin oynadığı merkezi roldür.
Bu harika bilim haberini henüz okumadıysanız, Event Horizon Telescope’un kendi gönderisi özü almak için harika bir yerdir. Dünyanın dört bir yanından yıllarca süren gözlemlere dayanarak, yüzden fazla kurumdan oluşan dev bir ekip, göreceli yakınlığına ve ışık yılı değerindeki toz, bulutsu ve bulutsuların müdahalesine rağmen, galaksimizin etrafında döndüğü kara deliğin bir görüntüsünü bir araya getirmeyi başardı. boşluğun diğer kaprisleri.
Ama bu sadece teleskopu doğru zamanda doğru yöne çevirme meselesi değildi. Kara delikler, Hubble veya hatta hala ısınmakta olan Webb gibi bir şey kullanılarak doğrudan gözlemlenemez. Bunun yerine, nesnenin diğer her türlü doğrudan ve dolaylı ölçümleri yapılmalıdır – radyasyon ve yerçekiminin onun etrafında nasıl büküldüğü vb.
Bu, düzinelerce kaynaktan gelen verilerin bir araya getirilmesi ve uzlaştırılması gerektiği anlamına gelir; bu, başlı başına muazzam bir görevdir ve 2017’de yapılan gözlemlerin neden şimdi ancak son bir görüntü olarak yayınlandığının büyük bir bölümünü aşağıda görebilirsiniz. Ancak bu projenin gerçekten bir emsali olmadığı için (yüzeysel olarak benzer olmasına rağmen ünlü M87* görüntüsü bile farklı işlemler kullandı), aynı gözlemlerin nasıl yapılmış olabileceğine dair esasen birden fazla olasılığı test etmek gerekliydi.
Örneğin, ortası “karanlık” ise, bu, yolda bir şey olduğu için mi (ve orada – galaksinin yaklaşık yarısı var) yoksa deliğin kendisinde bir delik olduğu için mi (ve öyle görünüyor)? Doğrudan gözlemsel verilerin olmaması, söylemeyi zorlaştırıyor. (Buradaki görüntülerin yalnızca görünür ışığa dayalı bir görüntü değil, sayısız radyasyon okumasına ve diğer önlemlere dayanan çıkarsanan şekli gösterdiğine dikkat edin.)
Resim Kredisi: EHT
Sıradan bir nesneyi uzaktan izlemeyi düşünün. Doğrudan bir daire gibi görünüyor – ama bu bir top olduğu anlamına mı geliyor? Bir tabak? Bir silindir sondan mı görüntülendi? Burada, Dünya’da biraz daha fazla bilgi almak için başınızı hareket ettirebilir veya yana doğru birkaç adım atabilirsiniz – ama bunu kozmik ölçekte yapmayı deneyin! 27.000 ışıkyılı uzaklıktaki bir karadelikte etkili paralaks elde etmek için oldukça uzağa gitmeniz ve muhtemelen bu süreçte fizik yasalarını çiğnemeniz gerekir. Bu nedenle, araştırmacıların, hangi şekillerin ve fenomenlerin, neyin ne kadar az olduğunu en iyi açıkladığını belirlemek için başka yöntemler kullanmaları gerekiyordu. abilir gözlemek.
Görüntüleme algoritmalarının tasarım seçimlerini ve bunların ortaya çıkan görüntü rekonstrüksiyonları üzerindeki etkilerini sistematik olarak araştırmak ve değerlendirmek için bir dizi sentetik veri seti oluşturduk. Sentetik veriler, Sgr A* EHT ölçümlerinin özelliklerini eşleştirmek için dikkatlice oluşturulmuştur. Sentetik verilerin kullanımı, bilinen temel gerçekle karşılaştırılarak görüntü rekonstrüksiyonunun nicel olarak değerlendirilmesini sağlar. Bu da tasarım seçimlerinin ve görüntüleme algoritmalarının performansının değerlendirilmesini sağlar.
Başka bir deyişle, gözlemleri için farklı olası açıklamalarla ilgili okyanuslar dolusu veri ürettiler ve bu simüle edilmiş kara delik ortamlarının ne kadar öngörülebilir olduğuna baktılar.
İleri Araştırma Enstitüsü’nden Lisa Medeiros, vaktiniz varsa tamamını izlemeye değer çok ilginç bir Soru-Cevap bölümünde, çalışmanın kara deliğin dönüşüne nasıl ve neden baktığı ve bunun nasıl ilişkili olduğu hakkında biraz açıkladı. etrafındaki malzemelerin dönüşüne ve genel olarak galaksiye.
“2019’da M87 için yaptığımıza kıyasla bu yeni sonuç hakkında gerçekten heyecan verici olan şey, 5. kağıtta, aslında bunu keşfettiğimiz birkaç simülasyonu dahil etmemizdi. [i.e., the spin relationships]”dedi. “Yani kara deliğin dönme ekseninin, kara deliğin etrafında dönen maddenin dönme ekseniyle aynı hizada olmadığı simülasyonlar var ve bu, 2019 yayınlarında yer almayan gerçekten yeni ve heyecan verici bir simülasyon. ”
Resim Kredisi: EHT
Doğal olarak bu simülasyonlar, süper bilgisayarların işlemesini gerektiren inanılmaz derecede karmaşık şeylerdir ve kaç tane yapmanın mantıklı olduğunu ve bunların birbirine ne kadar yakın olması gerektiğini bulmak için bir sanat ve bilim vardır. Bu durumda, incelenen hizalama sorusunun özünde bilimsel bir değer vardır, ancak örneğin kara deliğin etrafında dönen gazların ve tozun neden olduğu girişimin yorumlanmasına da yardımcı olabilir. spin gibi ise Bugün nasılsın?yerçekimi gibi tozu etkilerdi Bugün nasılsın?yani okumalar şu şekilde okunmalıdır Bugün nasılsın?.
Medeiros, “Simülasyonlarımız, verilerle karşılaştırılan simülasyonlara baktığımızda, neredeyse bize dönük olan modelleri tercih etme eğilimindeyiz – doğrudan bize değil, yaklaşık 30 derece kadar uzak,” diye devam etti Medeiros. “Ve bu, kara deliğin dönme ekseninin bir bütün olarak galaksinin dönme ekseni ile aynı hizada olmadığını gösterir ve daha önce söylediklerime inanırsanız, disk karanın dönme ekseni ile hizalanmayı tercih eder. delik. Disk ve kara delik aynı hizada gibi görünüyor ama ikisi de galaksiyle aynı hizada değil.”
Bunun gibi belirli yönlerin peşine düşmenin yanı sıra, elde ettikleri okumaları hangi şeklin (veya “temel kaynak morfolojisinin”) üreteceği konusunda daha genel bir soru vardı: esasen “topa karşı plaka” sorusu, ancak çok daha karmaşık.
Bugün yayınlanan makalelerden birinde ekip, karadelik için, maddesinin farklı düzenlemelerini yansıtan, halkadan diske ve hatta bir tür ikili karadeliğe kadar yedi farklı potansiyel morfoloji oluşturmayı anlatıyor – neden olmasın, değil mi? Bu farklı şekillerin araçlarında nasıl farklı sonuçlar üreteceğini simüle ettiler ve bunları daha hesaplamalı (ve dilsel olarak) talep eden “Genel göreli Manyetohidrodinamik” veya GRMHD simülasyonu ile karşılaştırdılar.
Bunları, buradaki kağıttan iki görüntünün birleşiminde görebilirsiniz:
Resim Kredisi: EHT
Buradaki fikir, simülasyonlardan hangisinin gerçekte gördüklerine en çok benzeyen sonuçları ürettiğini bulmaktı ve kaçak bir kazanan olmasa da, halka ve GRMHD simleri (ki bunun oldukça halka benzeri olduğu söylenmelidir – en tutarlı sonuçları üretti). verilerin ve elde edilen görüntünün nihai yorumu için verilerin yorumlanma şekli. (Burada çılgınca karmaşık bir süreci genel olarak özetlediğime dikkat edin.)
Bu gözlemlerin yaklaşık beş yıl önce yapıldığını ve o zamandan bu yana çok şey yaşandığını düşünürsek, hala araştırılacak çok şey ve çalıştırılacak daha çok simülasyon var. Ancak bir noktada “yazdır” düğmesine basmak zorunda kaldılar ve en üstteki görüntü, üretilen verilerin en bilinçli yorumu. Gözlemler ve simülasyonlar biriktikçe, şüphesiz daha da iyilerini bekleyemeyiz.
Aslında, Texas Üniversitesi’nden San Antonio’dan Richard Anantua’nın Soru-Cevap oturumunda belirttiği gibi, kendiniz bile bir şans verebilirsiniz.
“Altıncı sınıftaysanız ve okulunuzun bazı bilgisayarlarına erişebiliyorsanız, bence EHT görüntüleme var ve sınıfınıza öğretebileceğiniz her türlü boru hattına ve araca sahibiz” dedi, görünüşe göre sadece yarısı. -şaka. “Bunların bir kısmının verileri herkese açık – bu yüzden şimdi bunun üzerinde çalışmaya başlayabilirsiniz ve üniversiteye başladığınızda hemen hemen bir imajınız olur.”
