Za pierwszym w historii zdjęciem czarnej dziury stoją algorytmy. Powstało na bazie danych z wirtualnego teleskopu
29-letnia Katie Bouman ma teraz swoje pięć minut w kosmicznej czasoprzestrzeni. Trendy w mediach społecznościowych zwyżkują w jednej dziedzinie: #BlackHole.
Pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury przedstawia aureolę pyłu i gazu oraz obiekt, oddalony od Ziemi o 55 mln lat świetlnych, znajdujący się w centrum galaktyki Messier 87. Jego masa jest 6,5 miliarda razy większa od masy Słońca.
Algorytm studentki
Katie Bouman zaczęła tworzyć algorytm, kiedy była studentką w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Kierowała projektem, wspomaganym przez zespół z Laboratorium Informatyki i Sztucznej Inteligencji MIT, Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian i Obserwatorium Myst Haystack. O swoim pomyśle mówiła odważnie już na samym starcie.
Teraz najwięksi gratulują astronomom zaangażowanym w projekt oraz naukowcom z MIT, a Google swoje wyszukiwarki przystroił z tej okazji w stosowny baner.
Kongresmenka Alexandria Ocasio-Cortez napisała, że Bouman powinna zająć „należne jej miejsce w historii”. Katie, obecnie doktor informatyki i nauk matematycznych w California Institute of Technology, podkreśliła, że zespół, który jej pomógł, zasługuje na podobne uznanie. Nad ostateczną wersją algorytmów pracowało łącznie ponad 200 naukowców.
„ (…) Obraz pokazany dziś to połączenie obrazów produkowanych przez wiele metod (…). Wymagało to niesamowitego talentu zespołu naukowców z całego globu i lat ciężkiej pracy, aby rozwijać instrument, przetwarzanie danych, metody obrazowania i technik analizy, które były niezbędne do pokazania tego, co wydawało się niemożliwe. To był naprawdę zaszczyt, a ja mam szczęście, że miałam okazję pracować z wami wszystkimi” – napisała Katie na Facebooku.
Teleskop na całej Ziemi
Zdjęcie, wynik pracy ludzi i algorytmów, powstało na bazie obrazów z teleskopu astronomicznego o nazwie Event Horizon Telescope. Składa się z wielu teleskopów, które są rozproszone po całym globie. Obserwacje, których wynikiem jest wyjątkowe zdjęcie, wykonane były w ciągu 10 dni w kwietniu 2017 roku przez osiem teleskopów zlokalizowanych w Europie, Ameryce Południowej, Ameryce Środkowej, Ameryce Północnej, na Hawajach i na biegunie południowym.
Zebrano 4 petabajty danych, czyli 4 miliony gigabajtów. Nie dało się ich przesłać cyfrowo, transport na twardych dyskach odbywał się drogą morską i powietrzną. Kolejny rok zajęło zredukowanie i przeanalizowanie danych. Centralny ośrodek przetwarzania danych zsynchronizował różne nagrania za pomocą zegara atomowego i wyeliminował szum. Pomimo wysokiej rozdzielczości dane nie były kompletne, więc wytrenowane algorytmy zostały wykorzystane do wypełnienia luk.
Jednym z członków zespołu badawczego Event Horizon Telescope jest dr Monika Mościbrodzka z Radboud University w Nijmegen (Holandia). Jak wyjaśnia Polskiej Agencji Prasowej, technika zastosowanej obserwacji polega na tym, że wszystkie te teleskopy w tym samym momencie kierują się w stronę określonego obiektu i zbierają informacje. Dzięki temu można osiągnąć bezprecedensową rozdzielczość.
„Event Horizon Telescope ma moc obserwacyjną, której osoba stojąca w Paryżu mogłaby użyć, aby odczytać tekst gazety znajdującej się w Nowym Jorku” – porównała dr Mościbrodzka.
Teleskopy obserwowały dwie, dość dobrze znane astronomom czarne dziury, jedną w centrum Drogi Mlecznej, znaną już od lat 70-tych ub. wieku oraz drugą z galaktyki Messier 87.
Einstein by się cieszył
Naukowcy mają nadzieję, że możliwość fotografowania czarnych dziur i ich bezpośredniego otoczenia dostarczy nowych informacji na temat grawitacji. Czarna dziura to region w przestrzeni, gdzie grawitacja jest tak silna, że nic, co zostanie weń wciągnięte – nawet światło – nie może się z niego wydostać.
Nie widzimy czarnej dziury, ale jej horyzont rzuca cień, a obraz tego cienia może pomóc odpowiedzieć na kilka ważnych pytań dotyczących wszechświata, np. fal grawitacyjnych. To zakłócenia w tkaninie czasoprzestrzeni, które powstają podczas zlewania się par czarnych dziur. Zostały one przepowiedziane przez ogólną teorię względności Alberta Einsteina i wykryto je dzięki eksperymentowi Ligo w 2015 roku.
Zdjęcie czarnej dziury zaprezentowano równolegle podczas sześciu konferencji prasowych w Brukseli, Santiago, Szanghaju, Tokio, Tajpej i Waszyngtonie.