ภาพถ่ายหลุมดำภาพแรกที่ถ่ายได้ดูคมชัดขึ้นเล็กน้อยในตอนนี้

เผยแพร่ครั้งแรกในปี 2019 ภาพประวัติศาสตร์ ที่ไม่เคยปรากฏมาก่อน ของหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีเมสไซเออร์ 87 จับภาพวัตถุท้องฟ้าที่มองไม่เห็นโดยพื้นฐาน โดยใช้การถ่ายภาพโดยตรงภาพดังกล่าวแสดงให้เห็นหลักฐานทางภาพโดยตรงชิ้นแรกว่ามีหลุมดำอยู่ โดยแสดงบริเวณที่มืดตรงกลางซึ่งห่อหุ้มด้วยวงแหวนแห่งแสงซึ่งด้านหนึ่งดูสว่างกว่า นักดาราศาสตร์ตั้งชื่อเล่นให้วัตถุนี้ว่า “โดนัทสีส้มเลือนๆ”

• บทความอื่น ๆ : virdelldrilling.com

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อให้ภาพได้รับการอัพเกรดที่สะอาดขึ้นซึ่งดูเหมือนโดนัท “ผอม” มากขึ้น นักวิจัยกล่าว ภาคกลางมืดและใหญ่ขึ้น ล้อมรอบด้วยวงแหวนสว่างเมื่อก๊าซร้อนตกลงไปในหลุมดำในภาพใหม่เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงภาพหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีเมสซิเออร์ 87 จากความร่วมมือของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (ซ้าย) และสร้างภาพที่คมชัดขึ้น

เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงภาพหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีเมสซิเออร์ 87 จากความร่วมมือของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (ซ้าย) และสร้างภาพที่คมชัดขึ้นนัวร์แล็บในปี พ.ศ. 2560 นักดาราศาสตร์ออกเดินทางเพื่อสำรวจใจกลางที่มองไม่เห็นของดาราจักรขนาดใหญ่เมสไซเออร์ 87 หรือ M87 ใกล้กับกระจุกดาราจักรราศีกันย์ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 55 ล้านปีแสง

การทำงานร่วมกันของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ที่เรียกว่า EHT เป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกที่จับภาพหลุมดำภาพแรก นักวิจัยมากกว่า 200 คนทำงานในโครงการมานานกว่าทศวรรษ โครงการนี้ได้รับการตั้งชื่อตามขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นขอบเขตที่เสนอรอบหลุมดำซึ่งแสดงถึงจุดที่ไม่หวนกลับซึ่งแสงหรือรังสีไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้

นการจับภาพหลุมดำ นักวิทยาศาสตร์ได้รวมพลังของกล้องโทรทรรศน์วิทยุเจ็ดตัวทั่วโลกโดยใช้ Very-Long-Baseline-Interferometry ตามรายงานของ European Southern Observatory ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ EHT อาร์เรย์นี้ สร้างกล้องโทรทรรศน์เสมือนจริงขนาดเท่าโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บรรลุ ‘ความละเอียดสูงสุด’ข้อมูลจากการสังเกตการณ์เดิมในปี 2560 ถูกรวมเข้ากับเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อจับภาพความละเอียดเต็มรูปแบบของสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์เห็นเป็นครั้งแรก ภาพใหม่ที่มี ราย ละเอียดมากขึ้นพร้อมกับการศึกษาได้รับการเผยแพร่ ในวันพฤหัสบดีที่The Astrophysical Journal Letters

กาแล็กซีแคระดาวกระจาย Henize 2-10 เปล่งประกายด้วยดาวอายุน้อยในภาพแสงที่มองเห็นได้ของฮับเบิลนี้ บริเวณที่สว่างตรงกลางล้อมรอบด้วยเมฆสีชมพูและเลนฝุ่นสีดำ บ่งชี้ตำแหน่งของหลุมดำขนาดใหญ่ของกาแลคซีและแหล่งอนุบาลดาวฤกษ์ที่ยังทำงานอยู่หลุมดำที่เติมเชื้อเพลิงให้กำเนิดดาวฤกษ์ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองสองครั้ง

“ด้วยเทคนิคแมชชีนเลิร์นนิงใหม่ของเรา PRIMO เราสามารถบรรลุความละเอียดสูงสุดของอาร์เรย์ปัจจุบัน” Lia Medeiros ผู้เขียนนำการศึกษา ซึ่งเป็นเพื่อนร่วมงานหลังปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก School of Natural Sciences ที่ Institute for Advanced Study in Princeton, New กล่าว เจอร์ซีย์ในแถลงการณ์

“เนื่องจากเราไม่สามารถศึกษาหลุมดำได้อย่างใกล้ชิด รายละเอียดของภาพจึงมีบทบาทสำคัญในความสามารถของเราในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของมัน ตอนนี้ความกว้างของวงแหวนในภาพมีขนาดเล็กลงประมาณ 2 เท่า ซึ่งจะเป็นข้อจำกัดที่ทรงพลังสำหรับแบบจำลองเชิงทฤษฎีและการทดสอบแรงโน้มถ่วงของเรา”

Medeiros และสมาชิก EHT คนอื่นๆ ได้พัฒนา Interferometric Modeling ส่วนประกอบหลัก หรือ PRIMO อัลกอริทึมอาศัยการเรียนรู้จากพจนานุกรมซึ่งคอมพิวเตอร์สร้างกฎขึ้นจากเนื้อหาจำนวนมาก หากคอมพิวเตอร์ได้รับภาพชุดของกล้วยที่แตกต่างกัน เมื่อรวมกับการฝึกอบรมบางอย่าง คอมพิวเตอร์อาจสามารถบอกได้ว่าภาพที่ไม่รู้จักมีหรือไม่มีกล้วย

หลุมดำมวลมหาศาลนักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลโดยใช้เทคนิคใหม่คอมพิวเตอร์ที่ใช้ PRIMO วิเคราะห์ภาพจำลองความละเอียดสูงของหลุมดำมากกว่า 30,000 ภาพเพื่อเลือกรายละเอียดโครงสร้างทั่วไป สิ่งนี้ทำให้แมชชีนเลิร์นนิงสามารถเติมเต็มช่องว่างของภาพต้นฉบับได้

Tod Lauer นักดาราศาสตร์จาก National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory หรือ NOIRLab กล่าวว่า “PRIMO เป็นวิธีการใหม่สำหรับงานยากในการสร้างภาพจากการสังเกตการณ์ EHT “มันให้วิธีการชดเชยข้อมูลที่ขาดหายไปเกี่ยวกับวัตถุที่ถูกสังเกต ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างภาพที่สามารถเห็นได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดมหึมาตัวเดียวที่มีขนาดเท่าโลก”

ความก้าวหน้าในการวิจัยหลุมดำหลุมดำประกอบด้วยสสารจำนวนมหาศาลที่ถูกบีบให้อยู่ในพื้นที่เล็กๆ ตามข้อมูลของNASAทำให้เกิดสนามโน้มถ่วงขนาดมหึมาที่ดึงดูดทุกสิ่งรอบตัว รวมทั้งแสงด้วย ปรากฏการณ์ท้องฟ้าที่ทรงพลังเหล่านี้ยังมีวิธีการทำให้สสารรอบตัวร้อนจัดและทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยวสสารสะสมรอบหลุมดำ ได้รับความร้อนหลายพันล้านองศา และมีความเร็วเกือบเท่าแสง แสงโค้งไปตามแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ ซึ่งสร้างวงแหวนโฟตอนที่เห็นในภาพ เงาของหลุมดำแสดงด้วยพื้นที่ส่วนกลางที่มืด

การยืนยันภาพหลุมดำยังทำหน้าที่เป็นการยืนยัน ทฤษฎีสัม พัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ตามทฤษฎีแล้ว ไอน์สไตน์ทำนายว่าพื้นที่หนาแน่นและกะทัดรัดของอวกาศจะมีแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงจนไม่มีสิ่งใดหลุดรอดไปได้ แต่ถ้าวัสดุที่ได้รับความร้อนในรูปของพลาสมาล้อมรอบหลุมดำและเปล่งแสงออกมา ก็จะสามารถมองเห็นขอบฟ้าเหตุการณ์ได้

ภาพใหม่สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำการวัดมวลของหลุมดำได้แม่นยำยิ่งขึ้น นักวิจัยยังสามารถใช้ PRIMO กับการสังเกตการณ์ EHT อื่นๆ รวมถึงหลุมดำที่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา

“ภาพลักษณ์ปี 2019 เป็นเพียงจุดเริ่มต้น” Medeiros กล่าว “หากภาพหนึ่งภาพมีค่าหนึ่งพันคำ ข้อมูลที่อยู่ภายใต้ภาพนั้นมีเรื่องราวอีกมากมายที่จะบอกเล่า PRIMO จะยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในการดึงข้อมูลเชิงลึกดังกล่าวออกมา”