Како су научници сарађивали на стварању прве слике задње рупе на свету

Прошлог априла, коалиција стотина научника из целог света окупила се да постигне нешто што се раније сматрало немогућим: производњу прва слика црне рупе, у оквиру пројекта Евент Хоризон Телесцопе (ЕХТ).

Јонатхан Веинтроуб је инжењер електротехнике и научник који је играо водећу улогу у дизајну дигиталне инструментације за цео низ, и који је био укључен у ЕХТ од његових најранијих фазе. Дигитал Трендс је са њим разговарао о изазовима окупљања толиког броја људи, институција и телескопа са једним заједничким циљем.

Овај чланак је део наше серије, Иновација кроз сарадњу

Сарадња је супермоћ човечанства. То је омогућило неке од најзначајнијих напретка које је свет икада видео, а у овој серији, приказаћемо неке од најневероватнијих и најинспиративнијих примера сарадње како треба Сада.

Надоградња телескопа за нову функцију

Пројекат је захтевао коришћење осам различитих телескопа на шест различитих локација. Међутим, ови телескопи нису били направљени по мери за овај задатак - Веинтроуб и његове колеге су узели постојеће телескопе и опремили их новом опремом како би постали део глобалног низа.

Већина телескопа су биле појединачне параболичке антене, као што је телескоп Јужног пола на Антарктику или ИРАМ 30-метарски телескоп у Шпанији, "тако да изгледају као ваша сателитска антена за вашу телевизију, али већи", Веинтроуб објаснио. Тим је уградио два комада опреме на сваку антену: прво, постојао је дигитални бацкенд који се састојао од аналогно-дигиталног претварача и Линук рачунара са 256 терабајта меморије по снимачу. Четири од ових снимача по локацији су држала укупно 1,2 петабајта података.

Друго, постојао је атомски сат, јер су прецизне временске ознаке неопходне за добијање тачних очитавања у низу. „Величине је фрижидера у студентском дому и задржава време на отприлике једну секунду сваких десет милиона година“, рекао је Вајнтруб.

Неки од укључених телескопа били су низови који се састоје од више антена, као што је субмилиметарски низ на Хавајима или велики милиметарски/субмилиметарски низ Атацама у Чилеу. За ЕХТ пројекат, ови низови морају да делују као једна станица. Ово је укључивало додатни корак обраде, како је Веинтроуб објаснио: „Уместо да радимо стандардну обраду коју радимо на сигнала, правимо посебан инструмент који сабира излаз са сваког телескопа у низу и представља само један сигнал за дигитализација.”

Случајност лепог времена

Када су подаци прикупљени на свакој локацији телескопа, послати су на централну локацију на обраду, било у Масачусетс или у Бон, Немачка. Али „1,2 петабајта на свакој станици је превише података за слање преко интернета“, рекао је Вајнтруб. „Тако да физички спакујемо ове дискове у кутију и шаљемо их на централну локацију.”

Међутим, дискови из телескопа на Јужном полу показали су се као изазов. „Ни ФедЕк ни УПС не опслужују Јужни пол, а када обавимо посматрање у априлу, нема ваздушног саобраћаја. Крајем фебруара су угасили авионе и тамо је само скелетно особље које пакује дискове. Чекамо шест месеци пре него што стигне авион и преузме погон. На крају смо чекали шест месеци на податке о Јужном полу.

Још једно практично питање било је време на свакој локацији. Радио телескопи високе фреквенције, попут оних који се користе у пројекту ЕХТ, изузетно су осетљиви на воду у атмосфери и захтевају чисто небо да би ефикасно радили. Отуда се већина телескопа налази на локацијама на великим висинама са веома сувом атмосфером, као што је пустиња Атакама у Чилеу или Мауна Кеа на Хавајима. Упркос томе, за посматрање је потребно добро време на сваком месту. „Ако желите да то функционише, потребно је да на свим локацијама имате добро време. То се, како се испоставило, дешава прилично ретко.”

Временски услови не утичу само на науку, већ и на научнике. Екстремна надморска висина и ниска влажност доносе своје изазове за људе који раде на градилиштима. „На врху планине има веома мало водене паре. То је као пустиња. Ваша кожа пуца, морате заштитити усне.” А када је реч о надморској висини, „Ми смо на висинама и до 6.000 метара. Атмосферски притисак је око 60% оног на нивоу мора. Добићете висинску болест и главобоље.” Да би се прилагодили условима, научници се аклиматизирају тако што проводе неколико дана на све већим висинама.

Спајање људи и организација

ЕХТ је био само један од многих пројеката који су се такмичили за време на различитим телескопима. Телескопи су превише претплаћени, што значи да се више пројеката пријави за њихово коришћење него што се може доделити, тако да може бити конкурентно да се добије време на инструментима. Покушавајући да привуче владе, организације и научнике да допусте ЕХТ време на разним телескопи су били „ствар увртања руку“, посебно пре него што је ЕХТ-ов значајан резултат доспео на насловне стране у 2019.

А ту је и питање координације великог броја људи који живе у различитим земљама. Практичност постојања истраживача у временским зонама од источне Азије до Хаваја значи да је готово немогуће пронаћи време за састанке за телеконференције. Веинтроуб је на крају организовао две верзије сваког глобалног састанка, само да би сви могли да присуствују једном без потребе да устају усред ноћи.

Лични изазови

Ту је и често занемарен међуљудски аспект заједничког научног рада. „Обједињавање свих ових телескопа представљено је као модел за остатак света сарадње, али је укључивало компликоване преговоре“, рекао је Вајнтруб. „Свакако постоји изазов када сарадња прерасте из групе од 12 истраживача у групу од преко 250. У оквиру сарадње постоји одређена количина природне конкуренције и ривалства. То може бити мало лични изазов.”

У научним круговима релативни допринос аутора објављеним радовима огледа се у редоследу по коме су наведена њихова имена. Али покушај да се утврди индивидуални допринос сваког истраживача тако огромном пројекту био је у суштини немогућ. Неки чланови тима радили су на пројекту деценију, док су се други придружили тек у последњих неколико година. И постоји огроман притисак на истраживаче, посебно на оне на почетку каријере, да њихово име буде истакнуто у важним публикацијама.

„Било је много дебата око ауторства“, рекао је Вајнтруб. На крају, у радовима који су произашли из пројекта ЕХТ, „ауторство је чисто абецедно. Након што је био део дебате, ово је био једини начин на који је то могло да се уради.”

Изванредан резултат

Сав овај рад и координација постигли су заиста изузетан резултат прве слике црне рупе, која се налази у галаксији Месије 87. И пројекат ЕХТ ће се наставити, са још више телескопа који ће се придружити пројекту како би се у будућности снимило више црних рупа са још већом осетљивошћу.

Препоруке уредника

• Снимили су прву фотографију црне рупе на свету. Сада снимају видео
• Астрономи желе вашу помоћ да идентификују хиљаде црних рупа
• Астрономи претражују мале галаксије да би разумели еволуцију црних рупа
• Планете би се могле формирати око супермасивних црних рупа, показује нова студија
• Астрономи откривају „немогућу“ црну рупу у нашој галаксији

Надоградите свој животни стилДигитални трендови помажу читаоцима да прате брзи свет технологије са свим најновијим вестима, забавним рецензијама производа, проницљивим уводницима и јединственим кратким прегледима.