Новая фотография чёрной дыры показывает завихрения магнитных потоков / forpes.ru

Главная
Новая фотография чёрной дыры показывает завихрения магнитных потоков

Новая фотография чёрной дыры показывает завихрения магнитных потоков +24

25.03.2021 05:10

denis-19 17 7300 Источник

Магнитное поле вблизи черной дыры.

24 марта 2021 года исследователи международного научного проекта Event Horizon Telescope (EHT, «Телескоп горизонта событий») опубликовали новую фотографию тени сверхмассивной черной дыры галактики М87 в поляризованном свете, на которой показаны завихрения магнитных потоков.

Проект EHT — коллаборация большого массива телескопов, состоящая из глобальной сети радиотелескопов и объединяющая данные нескольких станций интерферометрии с очень длинной базовой линией (VLBI) по всей Земле.

Координатор рабочей группы по поляриметрии проекта Event Horizon Telescope Иван Марти-Видал пояснил, что это изображение стало «важной вехой», оно помогает астрономам лучше понять физику первого изображения черной дыры, полученного в 2019 году. Новые данные намекают на роль магнитной турбулентности в способности черной дыры поглощать космический материал и выбрасывать материю во Вселенную. Астрономы все еще пытаются понять, что управляет этим хаосом.

Видеоролик с последовательным приближением к черной дыре галактики М87, которая в 6,5 млрд раз массивнее Солнца. На нем показано, как в первый раз астрономы смогли измерить поляризацию и сигнатуру магнитных полей очень близко к краю черной дыры, которая в 55 млн световых лет от Земли.

Видеоролик, который поясняет возникновение и структуру магнитных полей в плазме вокруг черной дыры. Сильное магнитное поле начинает менять форму, и это видно в поляризованном свете.

10 апреля 2019 года ученые показали первое реальное изображение аккреционного диска черной дыры.

Комментарии (17)

Dotarev
25.03.2021 08:27
#22845316
Судя по разнице в яркости диска, нижняя (по фотографии) часть диска движется «в нашем» направлении, вращение происходит по часовой стрелке. Судя по магнитным(?) линиям, либо вращение происходит против часовой стрелки, либо наружние части диска движутся быстрее(?!!) внутренних. Странный результат или ошибка у меня в логике?
1. YMA
  25.03.2021 09:11
  #22845406
  Возможно, пространство-время в области снимка искривлено так сильно, что действительно наружные части могут для нас двигаться быстрее внутренней области. Вообще, интересная штука…
  1. geleos27
    25.03.2021 09:35
    #22845468
    .
1. ChildrFire
  25.03.2021 09:30
  #22845460
  есть какая то лекция Семихатова в инете она достаточно подробно объясняет что там как.

fobo
25.03.2021 10:57
#22845804
+1
даже при том, что это — новость, а не научная статья, хорошо бы уточнить, что это изображение — не фотография и не черной дыры. это рендер результатов моделирования, которые наиболее близко фитируют полученные с радиотелескопов данные.
1. drWhy
  25.03.2021 11:36
  #22845956
  +1
  «Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT)»
  «Вид на сверхмассивную черную дыру M87 в поляризованном свете»
  «Чтобы наблюдать за сердцем галактики M87, коллаборация объединила восемь телескопов по всему миру, чтобы создать виртуальный телескоп размером с Землю, EHT. Впечатляющее разрешение, полученное с помощью EHT, эквивалентно разрешению, необходимому для измерения длины кредитной карты на поверхности Луны.»
  «Эта установка позволила команде непосредственно наблюдать тень черной дыры и световое кольцо вокруг нее, а новое изображение в поляризованном свете ясно показывает, что кольцо намагничено.»
1. Arson
  25.03.2021 11:40
  #22845980
  +1
  И ещё и не новая, данные те-же самые, просто обрабатывали по-другому...
1. naviastro
  25.03.2021 23:10
  #22848934
  +1
  Я склонен считать это именно фотографией, но это моё мнение (возможно, искажённое проф. деформацией).
  Вот небольшое обоснование.
  Википедия: Фотогра?фия — технология записи изображения путём регистрации оптических излучений с помощью светочувствительного фотоматериала или полупроводникового преобразователя. Есть понятие «фотография в невидимых лучах», т.е. не обязательно ограничиваться только видимым диапазоном электромагнитного спектра. В классическом случае, оптическая система формирует изображение на детекторе, полученное изображение — это измеренная интерференционная картина. Отсюда, кстати, требования к качеству оптических элементов. В радиодиапазоне всё то же самое, даже оптическая схема телескопов повторяет известные схемы оптических телескопов. В случае интерферометра мы явным образом разбиваем апертуру оптической системы на части, но принцип формирования изображения остаётся прежним. Даже когда обработка производится на корреляторе (т.е. компьютере), то операции производятся с конкретными измеренными физическими величинами. Наконец, почти в каждом введении в РСДБ математически показывается эквивалентность полученного результата реальному распределению плотностей потока, а за одно и вытекают границы применимости подходов, используемых для восстановления изображения. Полученные результаты являются фотометрически точными, откалиброванными и показывают измеренные значения физических величин. В этом плане, современная фотография, где может активно задействоваться ИИ отстоит дальше от реальности, чем известное изображение окрестностей чёрной дыры в M87. Ещё немного накину. Есть технология адаптивной оптики, когда мы явным образом вмешиваемся и изменяем волновой фронт, а как следствие — интерференционную картину в области детектора (тоже моделирование + калибровка). В цифровой фотографии также используется фильтрация пространственных частот, во избежание появления артефактов (элайзинга или просто муара) при дискретизации пространства. Можно ещё глубоко разобраться в том, как формируется и считывается изображение с КМОП и ПЗС матриц, там тоже очень много хитростей и нюансов. Наконец, в аналоговой фотографии есть известный метод зонной системы, включающий довольно много действий, выглядящих со стороны, как шаманство, хотя по своей сути очень простых. РСДБ — технологически сложный способ получения изображений, но тут нет никакой чёрной магии. Однако, это всё лирика, а ключевая разница в том, что в классическом случае интерференционная картина формируется до первого квадратичного детектора, а в случае РСДБ — уже после, результат при этом эквивалентен, так что всё упирается в терминологию, как фотографию назовёте, тем она и будет. Как я уже писал, в современном цифрофото тоже достаточно моделирования и вездесущего best fit.
  1. fobo
    26.03.2021 10:46
    #22850150
    ваши доводы, безусловно, имеют место быть. и, как раз вместе с ними, изложенное в новости обретает полноту и целостность! поскольку вопрос не принципиальный, а профдеформации у каждого свои, спорить с вами больше не буду. спасибо за труд! пишите ещё!
  1. QDeathNick
    26.03.2021 11:32
    #22850344
    Действительно, философский вопрос.
    Если ИИ нарисует на основе фотографии мой портрет, видимо его тоже можно фотографией натянуто назвать.

QDeathNick
25.03.2021 12:37
#22846200
А какая выдержка у снимка? Хоть примерно, это доли секунды, минуты или дни?
1. drWhy
  25.03.2021 12:56
  #22846300
  ЕМНИП непосредственно сеанс записи данных синхронно на нескольких радиотелескопах длился минуты. Но физическая доставка данных на дисках со всех точек, некоторые из которых труднодоступны, их сведение и подбор параметров реконструкции заняло несколько месяцев, и всё это время не было уверенности в успехе — выпадение даже одной из восьми точек наблюдения не позволило бы добиться результата.
1. naviastro
  25.03.2021 14:14
  #22846704
  +1
  Экспозицию не скажу, но могу примерно описать как это происходит.
  Наблюдения ведутся одновременно как на нескольких отдельных больших радиотелескопах, так и целыми сетями радиотелескопов (VLBA, например). В радиодиапазоне, вплоть до нескольких сотен ГГц, возможно записывать принимаемый сигнал в режиме реального времени и затем использовать его для восстановления изображения источника. Наблюдения ведутся кусочками (сканами) по несколько минут. Время когерентного накопления сигнала ограничено, но пока этот кусочек сохраняет свою целостность между записанными сигналами от каждой пары станций можно попытаться найти корреляционную. Само собой, что часы на всех станциях должны быть синхронизированы с большой точностью, а опорный генератор — быть очень стабильным и иметь низкий фазовый шум. Проекция базы между двумя станциями на картинную плоскость определяет пространственную частоту (обратная величина длине базы), к которой будет чувствительна пара станций, причём в направлении этой базы. Когда удаётся обнаружить и выделить корреляцию на фоне шума, мы получаем измерение в области пространственных частот. И так для каждой пары станций. А ещё Земля вращается, каждый новый скан будет иметь свою длину базы и её ориентацию. Наблюдения могут длиться от нескольких часов до суток и более, перемежаясь с наблюдениями калибровочных источников. В итоге, получаем множество отдельных измерений пространственных частот, что позволяет частично восстановить изображение источника. Чем больше набор баз и направлений их проекций, тем более полноценное и чистое изображение источника удаётся восстановить. Часто, такой интерферометр сравнивают с гигантским зеркалом телескопа, у которого работают только отдельные точки.
  
  Так вот, к вопросу об экспозиции. А что мы считать-то будем? У каждой станции свои размеры телескопа, своё время участия в наблюдениях. На значительной части измерений мы можем не обнаружить корреляции, значительная часть данных будет отмечена как плохая и не использоваться в восстановлении изображения. А ещё, при восстановлении изображения мы можем разным образом учитывать вклад как самих станций, так и пространственных частот. В итоге, экспозицию конечно можно посчитать, но для понимания можно резюмировать: сами наблюдения обычно длятся часы и десятки часов, из накопленного материала много данных будут плохими, часть времени уйдёт на калибровки и наведение телескопов, вклад каждого телескопа уникальный и будет меняться во время наблюдений и обработки данных. Вишенка на торте: опубликованная картинка — ещё и усреднённое изображение по изображениям от нескольких независимых групп, использующими очень отличающиеся методы восстановления изображений. Теперь, стало понятнее?))
  1. QDeathNick
    25.03.2021 16:12
    #22847280
    Да, большое спасибо, тогда фотографией это уж совсем не корректно называть.
    Это скорее реконструкция по многим снимкам.
    
    Просто я явно вижу на картинке, как длинные размытые линии обрываются. Такое происходит при съёмке с большой выдержкой. Зная выдержку по длине линии размытия можно определить скорость объекта. Вот и хотелось оценить как быстро это всё вращается.
    
    naviastro
    25.03.2021 21:46
    #22848710
    Эти линии обозначают направление линейной поляризации, причём сделано это нетрадиционным образом, вводит людей в заблуждение. В подписи к картинке всё честно объяснено, но я считаю, что всё-таки так делать не стоит. Реальное разрешение — порядка большого тёмного пятна, т.н. «тени чёрной дыры». Вообще, поляризацию измерять — особо лютый гемор. Данные на переднем крае науки и так даются большими усилиями, выделить надёжный сигнал очень трудно. Учитывая, что доля поляризованного потока обычно невелика, его ещё сложнее измерить.
    
    naviastro
    25.03.2021 22:09
    #22848792
    +1
    Вот пример адекватного представления поляризованного потока на карте источника:
    
    На карте изображена релятивистская струя вещества (джет) парсековых масштабов квазара 3C279 на частоте 43 ГГц.
    Контурами обозначены изофоты для полного потока, шаг между изофотами — изменение плотности потока в 2 раза. Цветом обозначен линейно поляризованный поток, в псевдоцветах, наибольший поток обозначен жёлтым цветом и спадает к синему. Направление линейной поляризации (положение плоскости электрического вектора) обозначено жёлтыми штрихами. Угловое разрешение на карте можно оценить по размеру жёлтого заштрихованного эллипса в левом нижнем углу карты.
    Пиковое значение полного потока на карте составляет 8 Ян, а линейно поляризованного — 0.4 Ян. И этот источник ещё относится к квазарам с высокой поляризацией в радиодиапазоне, у многих объектов степень поляризации порядка 1%. Квазар 3C279 часто используют в качестве калибровочного, в т.ч. для получения изображения тени чёрной дыры в M87.
    
    dbalabanov
    26.03.2021 10:49
    #22850164
    спасибо.