۲۷ سال رصد یک سیاهچاله دور، حالا یک ویدئو شده است. تیمی از اخترشناسان با کمک شبکه عصبی هوش مصنوعی، ۱۱۶ تصویر ثبتشده از بلازار 3C 345 را به باکیفیتترین پویانمایی تاکنونی از فواره عظیم یک سیاهچاله تبدیل کردهاند؛ فوارهای که با سرعتی نزدیک به سرعت نور از کهکشانی در صورت فلکی هرکول به بیرون پیچ میخورد.
چطور از ۱۱۶ عکس پراکنده، یک فیلم ساخته شد؟
ماده اولیه این کار، رصدهای آرایه خط پایه بسیار بزرگ یا VLBA بود؛ شبکهای از ۱۰ تلسکوپ رادیویی پراکنده در سرتاسر آمریکا که در قالب دو برنامه BEAM-ME و MOJAVE صدها بلازار را زیر نظر داشت. تصاویر بین سالهای ۱۹۹۵ تا ۲۰۲۲ ثبت شده بودند.
مشکل اینجا بود که VLBA با تنها ۱۰ تلسکوپ کار میکند و وضوح پیکسلی محدودی دارد؛ برای تصویربرداری دوبعدی طراحی شده، نه فیلم. شبکه عصبی Kine دقیقاً همین شکاف را پر کرد: مدلی که همبستگیهای مکانی-زمانی دادهها را یاد میگیرد و از رصدهای زمانهای مختلف، ویدئو میسازد. نتیجه، وضوحی چهار برابر بیشتر از هر تصویر منفرد بود.
این تیم هم بیتجربه نبود؛ چند نفر از نویسندگان مقاله پیشتر در پروژه تلسکوپ افق رویداد، همان تیمی که نخستین تصویر مستقیم از یک سیاهچاله گرفت، کار کرده بودند.
چرا سرعت فواره از نور بیشتر به نظر میرسد؟
اندازهگیری جدید، دقیقترین عدد تاکنونی را داد: درخشانترین ساختارهای فواره با سرعت ظاهری ۱۰ تا ۱۳ برابر سرعت نور حرکت میکردند و گاز پیرامونشان ۹ تا ۱۲ برابر. البته هیچچیز واقعاً از نور تندتر نمیرود؛ این اعداد توهمی است که حرکت بسیار سریع در زاویهای نزدیک به خط دید ما و اثرات نسبیتی میسازد.
نکته عجیبتر، نسبت این دو عدد است. ماریانا فوشی، نویسنده اول مقاله و پژوهشگر پسادکتری مؤسسه فناوری کالیفرنیا، میگوید این نتیجه انتظارها را بههم زد:
«این موضوع غیرمنتظره است، زیرا اجماع کلی بر این است که این ساختارهای درخشان، آشفتگیهای ناشی از شوک هستند که درون پلاسما حرکت میکنند و بنابراین باید سرعت بیشتری از سیال پیرامون خود داشته باشند.»
به بیان ساده، نظریه رایج میگفت لکههای درخشان باید از گاز اطرافشان جلوتر باشند، اما دادهها تقریباً همسرعتیشان را نشان میدهند. یعنی چیزی در مدلهای فعلی از فوارهها جا افتاده است.
آیا Kine فقط برای یک سیاهچاله کاربرد دارد؟
فوشی و همکارانش Kine را یک ابزار عمومی میدانند، نه یک پروژه یکبارمصرف. هدف، تصویربرداری از اجرام نجومی با روشنایی متغیر است و تیم میخواهد آن را روی رصدهای دیگر هم آزمایش کند.
«ما باور داریم این روش نحوه مطالعه دینامیک فوارهها از طریق دادههای رصدی را بهطور چشمگیری تغییر خواهد داد. در واقع، روش ما امکان تخمین دقیق سرعت ظاهری فواره را در هر نقطه از آن فراهم میکند.»
اگر این ادعا درست از آب دربیاید، آرشیوهای چند دههای تلسکوپهای رادیویی سراسر جهان ناگهان به یک آزمایشگاه سینمایی تبدیل میشوند؛ جایی که بهجای عکسهای پراکنده، میتوان رفتار سیاهچالهها را بهصورت متحرک و با دقتی که تا دیروز ممکن نبود، کالبدشکافی کرد.
خبر اصلی را زومیت با استناد به گزارش لایوساینس پوشش داده است: زومیت
سؤالات رایج
ویدئوی فواره سیاهچاله از چه دادههایی ساخته شد؟
از ۱۱۶ تصویر رادیویی که آرایه VLBA متشکل از ۱۰ تلسکوپ در سرتاسر آمریکا بین سالهای ۱۹۹۵ تا ۲۰۲۲ از بلازار 3C 345 ثبت کرده بود.
چرا سرعت فواره از سرعت نور بیشتر به نظر میرسد؟
این سرعتها ظاهریاند؛ حرکت پلاسما در زاویهای نزدیک به خط دید ما همراه با اثرات نسبیتی چنین توهمی ایجاد میکند و هیچچیز واقعاً از نور سریعتر نیست.
شبکه عصبی Kine چه کاری انجام داد؟
با یادگیری همبستگیهای مکانی-زمانی دادههای رصدی، ویدئویی با وضوح چهار برابر بیشتر از هر تصویر منفرد ساخت و اندازهگیری دقیق سرعت پلاسما را ممکن کرد.
بیشتر بخوانید
پژوهش
پژوهش