Известно, что черные дыры бывают разных размеров, от не очень больших до гигантских. Черная дыра в центре нашей галактики, галактики Млечного Пути, приблизительно в 17 раз больше Солнца. Но их всех объединяет одно, ни одна частичка материи, ни один квант электромагнитного излучения не могут покинуть пределов черной дыры, пройдя некую условную границу, называемую горизонтом событий. Это и значительное расстояние, которое разделяет Землю и ближайшую черную дыру (25 тысяч световых лет), служат причиной того, что людям еще ни разу не доводилось видеть черную дыру непосредственно. Но новый алгоритм, разработанный группой исследователей из Массачусетского технологического института, позволит получить первое реальное изображение черной дыры, только для этого потребует очень и очень большой телескоп.
«Если бы у вас имелся в распоряжении телескоп, размером с Землю, то вы смогли бы получить картину того, на что похожа черная дыра» — рассказывает Кейти Боумен (Katie Bouman), аспирант из Массачусетского технологического института, которая принимала участие в разработке вышеупомянутого алгоритма. В действительности, в распоряжении людей нет сейчас достаточно пространства для строительства столь большого телескопа. Однако из этой ситуации существует выход и этот выход называется проектом Event Horizon Telescope. В рамках этого проекта будет создан центр, который будет получать в режиме реального времени данные от множества телескопов, разбросанных по всему земному шару. Объединив эти данные и пропустив их через сложную математическую обработку, можно получить один очень большой телескоп, возможности которого во много раз превосходят возможности каждого отдельного телескопа.
Вышеописанный метод носит название технологии распределенных наблюдений VLBI (Very Long Baseline Interferometry) и он уже достаточно давно используется астрономами, пусть и не в столь глобальных масштабах. Но самой главной проблемой является проблема преобразования «сырых» исходных данных, наполненных помехами, атмосферными искажениями и полученными в разное время, в одно четкое изображение с высокой разрешающей способностью. Именно эту задачу и выполняет алгоритм CHIRP (Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors), разработанный группой ученых из Массачусетского технологического института, который использует не только данные от радиотелескопов, но и множество других данных, в том числе и снимков, сделанных другими астрономическими инструментами.
Конечно, алгоритм CHIRP является далеко не единственным алгоритмом для обработки данных, полученных при помощи VLBI-технологий. Однако, другие алгоритмы пока способны произвести на свет достаточно расплывчатые изображения и это происходит потому, что они используют для построения изображений сразу весь огромный массив имеющихся данных. Алгоритм CHIRP действует более избирательно, он способен выделить и обработать только те данные, которые обеспечивают наилучшее качество конечного изображения. А те данные, которые являются шумами или искажены помехами, попросту отфильтровываются.
Ученые из Массачусетского технологического института собираются пропустить через свой алгоритм все данные, полученные телескопом Event Horizon, а сейчас идет работа по совершенствованию этого алгоритма, который будет даже учитывать то, как черные дыры изменяются в течение долгих промежутков времени, учитывать влияние магнитных полей и целого ряда других факторов. «В конечном счете, мы сможем получить изображение материи «поедаемой» черной дырой» — рассказывает Майкл Джонсон (Michael Johnson), один из ученых, — «Мы хотим привлечь к нашему делу других специалистов из области обработки визуальной информации и других смежных областей, которые позволят нам взглянуть на проблему с нетрадиционной точки зрения».
Группа, создавшая алгоритм CHIRP, опубликовала свои данные и разработала ряд онлайн-инструментов, при помощи которых любой заинтересованный человек, обладающий навыками программирования, сможет создать и испробовать свой собственный вариант алгоритма обработки данных от телескопа Event Horizon. Ведь эти сторонние специалисты, далекие от области физики и астрофизики, смогут увидеть проблему под совершенно нетрадиционным углом и предложить уникальный метод ее решения.
Источник: