Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope): первое изображение черной дыры

[kismet]

ФАР - это тип антенны. Присобачить к ней передатчик  - будет излучать. Приемник - принимать.

Это правда. Но тип антенны был задуман на излучение, не так ли? Принимать нужно отовсюду, а светить самому поменьше. ФАР в качестве детектора непонятно зачем может быть нужна. Принимать сигнал только с одного направления? Ну, да, защищённый канал. Но это не про радиоастрономию, КМК.

Всмотритесь в ДКР-1000 и БСА в Пущинской радиоастрономической обсерватории. Это и есть примеры ФАР без передатчиков для радиоастрономии.

ФАР может сформировать одновременно множество лучей диаграммы направленности, может выполнять движение лучами диаграмм без поворота всей антенной системы и т.д.

[Dark Antimatter]

Светится разогретый до миллиардов градусов газ, проваливающийся за Горизонт.

На картинке плазма вокруг горизонта

Это аккреционный диск, а не горизонт событий.

Но тот свет, который мы видим скорее всего отражается от других более далеких объектов. А не кластера чд..

Еще не было версии про кольцо падающих астронавтов.

В начале I части работы "First M87 Event Horizon Telescope Results" говорится:

Невращающаяся Шварцшильдовская черная дыра имеет радиус фотонного захвата R_c = √27 r_g, где r_g = GM / c² - характеристика размерности дыры.
Радиус фотонного захвата больше Шварцшильдовского радиуса R_S, определяющего горизонт событий невращающейся дыры, R_S = 2 r_g.
Фотоны, приближающиеся к черной дыре с параметром b < R_c, будучи пойманы, поглощаются черной дырой, фотоны с параметром b > R_c ускользают в бесконечность, фотоны, имеющие b = R_c, захватываются на нестабильной круговой орбите и создают то, что принято называть "фотонным кольцом".

[Geen]

на нестабильной круговой орбите и создают то, что принято называть "фотонным кольцом".

Вот только не "создают" - именно ввиду нестабильности орбиты.

[PSR1257]

Невращающаяся Шварцшильдовская черная дыра

Интересно, откуда это известно (что ее момент вращения равен или практически равен нулю)?

Update.

Скорее эта часть выше про Шварцшильда относится к общему (вводному) описанию. У них же:

Finally, models with a* = 0 are disfavored by the very conservative observational requirement that the jet power be Pjet > 1042 erg s−1

Так что вроде как они там моделируют и получают ненулевой спин.

Update II

Для вращающейся ЧД прицельный параметр для фотонов меньше чем для Шварцшильда.

Update III

Цитата: mevgend от 10 Апр 2019 [16:39:23]
На картинке плазма вокруг горизонта

А в чем неточность? У них же в абстракте:

The asymmetry in brightness in the ring can be explained in terms of relativistic beaming of the emission from a plasma rotating close to the speed of light around a black hole.

И еще раз про вращение ЧД:

Overall, the observed image is consistent with expectations for the shadow of a Kerr black hole as predicted by general relativity.

[Dark Antimatter]

Отрывок был про самый простой случай - ЧД без вращения, с кратким объяснением, что такое фотонное кольцо на снимке. Поэхи - безусловно, керровская дыра.

[allbuks]

Но тот свет, который мы видим скорее всего отражается от других более далеких объектов. А не кластера чд

по моему абсолютно не научному имхо, так исходя из фотографии на ноутбуке что Вы представили, больше похоже на то что за ЧД есть звезда/звезды, и ее/их свет из-за гравитации обтекает ЧД. и большая часть красно-желто-оранжевого ореола вокруг предполагаемой ЧД, на распространяемых СМИ изображениях, просто дорисована для красоты, а то что не дорисовано - "дело рук" не самой ЧД, а какой нибудь звезды/звезд.

[worlov]

Вы изобрели свой алгоритм обработки данных с нескольких радиотелескопов?Не томите, публикуйте свою революционную научную работу.

Ничего нового я не собираюсь изобритать. Просто я немного скептичен и не отворачиваюсь от очевидного. Ладно, от меня можно отмахнуться, мол типичный отрицатель Эйнштейна, но понимание начинает проподать и у других. В этот раз уже не все на ура приняли очередную научную сенсацию. Журналист серьёзного издательства открыто пишет о своих сомнениях (немецкий):

https://www.welt.de/kultur/article191759299/Bildbeweis-Manche-glauben-an-Gott-manche-an-ein-schwarzes-Loch.html

Подозреваю, чем дальше, тем критики будет больше.

[mo]

Подозреваю, чем дальше, тем критики будет больше.

Да, Кэп! Никогда никакое событие не было принято человечеством на 100 целых и 0 десятых процента. Это невозможно даже в моменте. Не говоря о длительной временной перспективе.

Всегда были и есть сомневающиеся. И, именно они, как это не парадоксально, часто двигают науку вперёд.
Ведь ясно было всем, что Земля в центре, а Солнце вокруг летает. Но нет, нашёлся сомневающийся

[PSR1257]

... Никогда никакое событие не было принято человечеством на 100 целых и 0 десятых процента.

Некоторая коррекция, генерал. В данном случае рассматривается прежде всего принятие официальными институтами.

Вот например как было принято существование "Хеспериума" (https://en.wikipedia.org/wiki/Nobel_Prize_controversies#Physics):

The 1938 prize went to Enrico Fermi in part for "his demonstrations of the existence of new radioactive elements produced by neutron irradiation". However, in this case, the award later appeared to be premature: Fermi thought he had created transuranic elements (specifically, hesperium), but had in fact unwittingly demonstrated nuclear fission ...

И даже выдана Нобелевская премия за открытие трансурановых элементов которые на самом деле были следствием ядерного распада.

[a_babich]

изобритать

проподать

Ничего нового я не собираюсь изобритать

И не надо "изобритать".   Научитесь хотя бы без ошибок излагать мысли по-русски.

[PSR1257]

Научитесь хотя бы без ошибок излагать мысли по-русски.

Да нормально он изложил сомнения в том, как они получили из сырых данных это изображение. Язык избыточен, он позволяет получать информацию даже при небольшом количестве неточностей.

Черную дыру, изображение которой было впервые в истории опубликовано на этой неделе, назвали Поэхи.  Такое имя черной дыре дал профессор Гавайского университета Ларри Кимура. Отмечается, что в гавайской мифологии мироздания По (Ро) обозначает "необъятную пустоту", описывается как "черная воронка". А окончание -wehi обозначает почетную часть имени.

Очень интересно как именно была именована Черная Дыра, очень. Хотелось также бы немного научных данных.

Итак, из ОТО следует что у тела массой M и моментом J должен быть гравитационный радиус rg - горизонт. Если масса M заключена в пределах этого горизонта то это граница - материя не может выйти наружу. Таким образом задача эксперимента показать существование такого горизонта.

В данном случае нам представлена черная область - область захвата фотонов - свет, падающий в ее пределах, будет захвачен ЧД. В случае невращающейся ЧД (J==0) эта область примерно 2.6*rg, гравитационный радиус напрямую вычисляется по ОТО из массы ЧД. Масса ЧД, полагаем, известна достаточно точно - по орбитам близких объектов, etc.

Если эксперимент показывает что эта область захвата меньше чем расчетная по ОТО - это прямое противоречие (однако это не прямое противоречие с расчетным размером горизонта rg).

Однако если спин J не равен нулю, то размер области захвата должен быть (ОТО, Теория Керра) должен быть меньше, в пределе (увеличения вращения до максимально возможного) это примерно 2rg вместо 3*sqrt(3)rg - в два раза примерно. Таким образом, если надежно установлены два параметра M и J, то можно сравнивать предсказание ОТО и наблюдения.

Судя по их статье (ссылка выше) спин J известен не идеально - они его моделируют исходя из таких данных как характеристики струи (джета), моделирование опирается на теоретические модели как именно этот джет формируется и т.д.

Теперь на изображении с компьютера Dr. Katie Bouman мы видим некие (возможно!) сырые данные. Очень даже здорово спросить (worlov) что за алгоритм трансляции этих данных был использован для получения области захвата фотонов. Какие параметры были использованы, что будет если дать этому алгоритму изображение микроволновки - очевидно, что это критическая часть эксперимента. Почему о такой важной части его не отчитываются лидеры проекта, какие именно дополнительные предположения были сделаны:

... To address these challenges, imaging algorithms incorporate additional assumptions and constraints that are designed to produce images that are physically plausible (e.g., positive and compact) or conservative (e.g., smooth), while remaining consistent with the data.

Вот что интересно было бы услышать прежде всего из новостей а не "Позхи".

[Geen]

Вот что интересно было бы услышать прежде всего из новостей а не "Позхи".

Вот прямо представил новость, в которой журналист рассказывает алгоритм... быстрого преобразования Фурье, например.

[PSR1257]

Вот прямо представил новость, в которой журналист рассказывает алгоритм... быстрого преобразования Фурье, например.

Да, действительно лучше бы про преобразование Фурье.

Katie Bouman выступила с лекцией (https://www.youtube.com/watch?v=UGL_OL3OrCE) (English) в которой она рассказала (продолжительность 58 минут) как они получали изображение Черной Дыры из данных радиотелескопов для M87. Выступление не обещает всех деталей ("I'm kind of trying to give a glimpse of what we do" - я типа пытаюсь дать вам общее впечатление) Я сделал краткий конспект (субтитры) важных (на мой взгляд) моментов - примерно первой половины ее выступления. Под цитатами мой вольный перевод и комментарии.

2:50 photon orbit // Black Hole Shadow on screen
... what that black hole shadow looks like. So simulations of turbulent plasma in the jet's accretion disk around the black hole predict that we would see ...

В начале она несколько раз повторила "фотонная орбита" (), на экране - изображение черного круга внутри плазмы. Никаких упоминаний про наименьшую стабильную орбиту или прицельный параметр для фотонов.

5:00 Simulation at a 1.3 mm wawelength // Before: the lower length - the close to center
... size of the ring ~40 micro mm size

Говорит и показывает различные картинки (все - симуляция) - как будет выглядеть ЧД в различных волнах - чем меньше длина волны тем ближе к горизонту будет изображение.

10:20 Inverse Fourier transformation
11:28 And then this image, after you found all these point sources, is then blurred to merge the points into an extended source // About "CLEAN" method (ref. to 197x)
... this method breaks down because: atmosphere causes delays (different random phases) 12:46

Упоминает обратное преобразование Фурье и метод "CLEAN" ("чистый" - но это скорее всего акроним) - некий стандартный метод получения изображений из набора сигналов, успешно применяемый с 70-х годов.
Первая проблема, которую они решили - атмосфера вносит случайные добавки по фазе и амплитуде (если сигнал принимается с двух разных телескопов).

15:44 // In order to mitigate problem above they use three (or more) telescopes to find different phases, amplitudes.

Они решили первую проблему (случайные фазы и амплитудные добавки) использованием одновременно трех или больше телескопов.

16:07 Introduces two classes of algorithms: Inverse Modeling (CLEAN + Self-Calibration) and Forward Modeling (Bayesian Inspired Optimization)
... not clean words about new algorithm ... // I cannot understand what she says here

Неразбочиво упоминает про алгоритмы, которые они использовали - Обратное Моделирование ("CLEAN" и само-калибровка) и второй, основаный на Байесовской оптимизации - около минуты. Я несколько раз прочитал и прослушал что она сказал но так и не смог ничего понять.

17:19 (About new algorithm) So it's guided a lot by the human, the user who is running the algorithm
17:43 ... we're not just trying to find some sort of inverse function that takes us directly the measurements, but instead we try to find a picture that fits the measurements and is likely under some kind of described function of what is a likely image ...
... And then we kind of use some sort of gradient descent approach to solve for the image. So the disadvantage here is what is a likely image. You know, we have to impose some sort of information that can bias our image, ...

Говорит, что их алгоритм управляется человеком (пользователем) - те это не просто какой-то компьютерный код, а люди, которые принимают участие в оценке полученных образов. Говорит, что придется наложить (внести) некую дополнительную информацию которая может исказить результат (~раз человек оценивает снимок то у него могут быть предопределенные предпочтения).

20:12 I'm kind of trying to give a glimpse of what we do ... We have this really sparse, really noisy data. We have to inject something into the problem. We don't want to inject something that's just getting us back to what we we expect to see.

Завявлет что для стандартного метода (CLEAN) данных оказалось недостаточно - слишком мало телескопов, поэтому нужно что-то дополнительно внедрить в анализ. Говорит, что не хотелось бы внедрить что-то что просто даст нам то, что мы ожидаем увидеть.

20:44 ... you could take many types of images and every kind of image has its own statistical properties // On screen: images of Black Holes, Astronomical and Every Day
and one idea is "okay, we don't know what a black hole necessarily looks like so let's impose the image properties of many kind of images, and see if we change the type of image that we (assume? not audible)... the image that we reconstruct."
And this was done by splitting up images into little patches and imposing the statistic of those patches on the reconstructions.
...

Представляет несколько типов абстрактных картинок - типичные Черные Дыры, связанные с Астономией и просто абстрактные картинки людей. Говорит что собирается некоторым образом различать эти типы картинок, что они попытались разбить эти картинки на фрагменты и попробовали восстановить оригинал с использованием стандартного метода но у них не получилось (слишком мало данных).

22:11 Step 1: Syntetic Data Tests ... we actually do have to develop simulation software to realistically simulate what measurements from the EHT would look like with all our kind of crazy noise in them. And this is ...

Мы на самом деле должны разработать программу, которая будет симулировать измерения которые наш Телескоп(ы) должны были бы увидеть в идеале (вместе с шумами).

22:45 This imaging challenges allowed a way for methods to blindly test themselves on synthetic data, to make sure that they could reconstruct things even though they didn't know what the true image was.
...

Переходит к "слепым" методам, которые будут проверятся на обобщенных данных и которые способны восстановить изображение без знания об оригинальном изображении.

25:04 Step 2: Blind imaging of M87 Data
27:49 ... for seven weeks we worked in teams where we weren't allowed to speak to anybody else. And this is the result.

Семь недель мы работали в командах и нам не было позволено говорить ни с кем (из других команд видимо).

Таким образом, они разделились на группы и каждая группа независимо определяла, на что по ее мнению похоже начальное изображение.

Таким образом, ввиду того, что данных для использования стандартных алгоритмов недостаточно, они регили контролировать процесс с помощью собственно человека ("So it's guided a lot by the human, the user who is running the algorithm").

На снимке - первая из семи команд, независимо получившая их собственное изображение.

[worlov]

Таким образом, они разделились на группы и каждая группа независимо определяла, на что по ее мнению похоже начальное изображение.

[Asket]

Здравствуйте.
Я новичок на форуме, поэтому прошу сильно не ругать и бить меня.

У меня есть вопрос, к специалистам этого форума.

Возможно ли такое в теориях или гипотезах, что какие то из черных дыр могут быть искусственного происхождения?
Например они остались от каких либо развитых цивилизаций, познавших все законы физики?

И еще вопрос. Возможно ли на этом форуме подружится со специалистом что бы мучить его иногда вопросами о космосе?   

[Ronin]

Народ, кто даст ссылку, как устроен сенсор радиотелескопов у телескопа горизонта событий?

https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиоинтерферометрия_со_сверхдлинными_базами

[SpaceEngineer]

Моё мнение - полученные изображения имеют столько же общего с реальной чёрной дырой, сколько попытки построить карту Плутона с помощью покрытий его Хароном с реальной картой Плутона после пролёта "Новых Горизонтов". Да, можно сказать, что она круглая и чёрная, и окружена чем-то светящимся. Подтвердить модели. Но какие-то детали мы ещё не скоро увидим.

[gan]

Интересно, на суперкомпьютерах модели черной дыры симулировали?

[slonougam]

 А, что на изображении черной дыры обязательно должна быть черная дырка?
Почему вокруг черного пятна светящаяся область - можно понять. Почему позади черного пятна света нет - ясно. Свет от светящейся области позади перехватывает объект "черная дыры". Светящаяся  область по форме - что-то вроде сферы.
Но между нами и объектом "черная дыра" расположена светящаяся область. Что сталось со светом от неё. Откуда в сфере дырочка в правом боку?

[drzerg]

нет там светящейся области. если аккрционный диск ребром к там то он тонкий а дыра его показывает не с ребра своей гравитацией вокруг себя. если же он не ребром то и перед дырой ничего нет. и так и так перед дырой нет света. понятно что "яркость" понятие относительное и вот все темное на картинке на самом деле может быть раскаленным до бешеных температур газом который светит как тысяча солнц.