Миналия април коалиция от стотици учени от цял свят се събра, за да постигне нещо, което преди се смяташе за невъзможно: Произвеждане на първото в историята изображение на черна дупка, като част от проекта Event Horizon Telescope (EHT).
Съдържание
- Преоборудване на телескопи за нова функция
- Случайно хубаво време
- Събиране на хора и организации
- Лични предизвикателства
- Забележителен резултат
Джонатан Уайнтруб е електроинженер и учен, който играе водеща роля в проектирането на цифрова апаратура за целия масив и който е участвал в EHT от най-ранния му етап етапи. Digital Trends разговаря с него за предизвикателствата на обединяването на толкова много хора, институции и телескопи с една обща цел.
Сътрудничеството е суперсилата на човечеството. Той позволи някои от най-значимите постижения, които светът някога е виждал, и в тази серия, ще покажем някои от най-невероятните и вдъхновяващи примери за правилното сътрудничество сега.
Преоборудване на телескопи за нова функция
Проектът изискваше използването на осем различни телескопа на шест различни места. Тези телескопи обаче не са направени по поръчка за тази задача – Weintroub и неговите колеги са взели съществуващи телескопи и са ги оборудвали с ново оборудване, за да ги направят част от глобален масив.
Свързани
- Хъбъл може да е открил „липсващото звено“ във формирането на черна дупка
- Хъбъл заснема прашна галактика, за да научи за свръхмасивните черни дупки
- Астрономите обясняват какво е хранило гладните свръхмасивни черни дупки в зората на Вселената
Повечето от телескопите бяха единични параболични чинии, като телескопа на Южния полюс в Антарктика или IRAM 30-метров телескоп в Испания, „така че изглеждат като вашата сателитна чиния за вашия телевизор, но по-големи“, Weintroub обясни. Екипът монтира две части оборудване към всяка антена: Първо, имаше цифров бекенд, състоящ се от аналогово-цифров преобразувател и Linux компютър с 256 терабайта място за съхранение на записващо устройство. Четири от тези записващи устройства на сайт съдържаха общо 1,2 петабайта данни.
Второ, имаше атомен часовник, тъй като точните времеви марки са от съществено значение за получаване на точни показания в масива. „Това е с размерите на хладилник в общежитие и поддържа време с точност до около секунда на всеки десет милиона години“, каза Уайнтруб.
Някои от участващите телескопи бяха масиви, състоящи се от множество антени, като Submillimeter Array в Хавай или Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array в Чили. За проекта EHT тези масиви трябва да действат като една станция. Това включваше допълнителна стъпка на обработка, както обясни Weintroub: „Вместо да извършваме стандартната обработка, която правим на сигнали, ние изграждаме специален инструмент, който сумира изхода от всеки телескоп в масива и представя само един сигнал за дигитализиране.”
Случайно хубаво време
След като данните бяха събрани на всеки телескоп, те бяха изпратени на централно място за обработка или в Масачузетс, или в Бон, Германия. Но „1,2 петабайта на всяка станция са твърде много данни за изпращане по интернет“, каза Weintroub. „Така че ние физически опаковаме тези дискове в кутия и ги изпращаме до централно място.“
Дисковете от телескопа на Южния полюс обаче се оказаха предизвикателство. „Нито FedEx, нито UPS обслужват Южния полюс и когато правим наблюдението през април, няма въздушна услуга. До края на февруари те спират самолетите и там има само малък персонал, който опакова дисковете. Чакаме шест месеца, преди да пристигне самолет и да вземе дисковете. В крайна сметка чакахме шест месеца за данните от Южния полюс.
Друг практически въпрос беше времето на всеки обект. Високочестотните радиотелескопи, като тези, използвани в проекта EHT, са изключително чувствителни към водата в атмосферата и изискват ясно небе, за да работят ефективно. Ето защо повечето от телескопите са разположени на високи места с много суха атмосфера, като пустинята Атакама в Чили или Мауна Кеа в Хавай. Въпреки това наблюдението изисква добро време на всяко място. „Ако искате да работи, трябва да имате съвпадение на добро време на всички обекти. Това се случва доста рядко, както се оказва.
Метеорологичните условия не влияят само на науката, но и на учените. Изключителната надморска височина и ниската влажност създават свои собствени предизвикателства за хората, работещи на обектите. „На върха на планината има много малко водни пари. Това е като пустиня. Кожата ви се напуква, трябва да поставите защита на устните си. И когато става дума за надморска височина, „Ние сме на надморска височина до 6000 метра. Атмосферното налягане е около 60% от това на морското равнище. Получавате височинна болест и главоболие. За да се приспособят към условията, учените се аклиматизират, като прекарват няколко дни на все по-висока надморска височина.
Събиране на хора и организации
EHT беше само един от многото проекти, които се състезаваха за време на различните телескопи. Телескопите са прекомерни абонаменти, което означава, че повече проекти кандидатстват за използването им, отколкото могат да бъдат разпределени, така че може да бъде конкурентно да получите време за инструментите. Опитвайки се да привлече правителства, организации и учени, за да позволят на EHT време за различните телескопите беше „въпрос на извиване на ръцете“, особено преди забележителният резултат на EHT да влезе в заглавията в 2019.
И има проблем с координирането на огромен брой хора, които живеят в различни страни. Практическите предимства на изследователите, живеещи в часови зони от Източна Азия до Хавай, означава, че е почти невъзможно да се намери време за среща за телеконференции. В крайна сметка Weintroub организира две версии на всяка глобална среща, само за да може всеки да присъства на една, без да се налага да става посред нощ.
Лични предизвикателства
Съществува и често пренебрегваният междуличностен аспект на съвместната научна работа. „Обединяването на всички тези телескопи беше представено като модел за останалата част от света на сътрудничество, но включваше сложни преговори“, каза Уайнтруб. „Със сигурност има предизвикателство, когато сътрудничеството нарасне от група от 12 изследователи до група от над 250. В рамките на сътрудничеството има известна доза естествена конкуренция и съперничество. Може да бъде малко лично предизвикателство.“
Телескопът Event Horizon - Здравейте от LMT
В научните среди относителният принос на авторите към публикуваните статии се отразява в реда, в който са изброени техните имена. Но опитът да се определи индивидуалният принос на всеки изследовател към такъв огромен проект беше по същество невъзможен. Някои членове на екипа работеха по проекта от десетилетие, докато други се присъединиха едва през последните няколко години. И има огромен натиск върху изследователите, особено тези в началото на кариерата им, името им да бъде изтъкнато на видно място във важни публикации.
„Имаше много дебати около авторството“, каза Weintroub. В крайна сметка в документите, произтичащи от проекта EHT, „авторството е чисто азбучно. След като бях част от дебата, това беше единственият начин, по който можеше да бъде направено.“
Забележителен резултат
Цялата тази работа и координация постигнаха наистина забележителен резултат от първото в историята изображение на черна дупка, разположена в галактиката Messier 87. И проектът EHT ще продължи, като още повече телескопи ще се присъединят към проекта, за да изобразяват повече черни дупки с още по-голяма чувствителност в бъдеще.
Препоръки на редакторите
- Те заснеха първата в света снимка на черна дупка. Сега снимат видео
- Астрономите искат вашата помощ, за да идентифицират хиляди черни дупки
- Астрономите търсят малки галактики, за да разберат еволюцията на черните дупки
- Планети могат да се образуват около свръхмасивни черни дупки, показва ново проучване
- Астрономите откриват „невъзможна“ черна дупка в нашата галактика
Надградете начина си на животDigital Trends помага на читателите да следят забързания свят на технологиите с всички най-нови новини, забавни ревюта на продукти, проницателни редакционни статии и единствени по рода си кратки погледи.
