У квітні минулого року коаліція сотень вчених з усього світу об’єдналася, щоб досягти чогось, що раніше вважалося неможливим: створення перше в історії зображення чорної діри, в рамках проекту Event Horizon Telescope (EHT).
Зміст
- Модернізація телескопів для нової функції
- Випадок гарної погоди
- Зведення людей і організацій
- Особисті виклики
- Чудовий результат
Джонатан Вайнтруб — інженер-електрик і вчений, який відіграв провідну роль у розробці цифрових приладів для всього масиву, і хто брав участь у EHT з самого початку етапи. Digital Trends поговорили з ним про труднощі об’єднання такої кількості людей, установ і телескопів для однієї спільної мети.
Співпраця — це суперсила людства. Це забезпечило деякі з найбільш значних досягнень, які коли-небудь бачив світ, і в цій серії ми продемонструємо деякі з найбільш неймовірних і надихаючих прикладів правильної співпраці зараз.
Модернізація телескопів для нової функції
Проект вимагав використання восьми різних телескопів у шести різних місцях. Однак ці телескопи не були виготовлені спеціально для цього завдання – Вайнтруб і його колеги взяли існуючі телескопи та оснастили їх новим обладнанням, щоб зробити їх частиною глобального масиву.
Пов'язані
- Хаббл, можливо, знайшов «відсутню ланку» у формуванні чорної діри
- Хаббл знімає пилову галактику, щоб дізнатися про надмасивні чорні діри
- Астрономи пояснюють, чим харчувалися голодні надмасивні чорні діри на світанку Всесвіту
Більшість телескопів були одинарними параболічними тарілками, як-от телескоп Південного полюса в Антарктиді або IRAM 30-метровий телескоп в Іспанії, «тому вони виглядають як ваша супутникова антена для вашого телевізора, але більші», Вайнтруб пояснив. Команда встановила дві одиниці обладнання для кожної тарілки: по-перше, була цифрова серверна частина, яка складалася з аналого-цифрового перетворювача та комп’ютера Linux із 256 терабайтами пам’яті на записувач. Чотири з цих реєстраторів на сайт містили 1,2 петабайта даних.
По-друге, був атомний годинник, оскільки точні мітки часу необхідні для отримання точних показань у масиві. «Це розміром із холодильник у гуртожитку, і він зберігає час із точністю до секунди кожні десять мільйонів років», — сказав Вайнтруб.
Деякі із залучених телескопів являли собою масиви, що складалися з кількох антен, наприклад Субміліметровий масив на Гаваях або Великий міліметровий/субміліметровий масив Атакама в Чилі. Для проекту EHT ці масиви повинні діяти як єдина станція. Це передбачало додатковий етап обробки, як пояснив Вайнтруб: «Замість стандартної обробки, яку ми виконуємо на сигналів, ми створюємо спеціальний інструмент, який підсумовує вихідні сигнали кожного телескопа в масиві та представляє лише один сигнал для оцифрування».
Випадок гарної погоди
Після того, як дані були зібрані на кожному місці телескопа, вони були відправлені в центральне місце для обробки або в Массачусетсі, або в Бонні, Німеччина. Але «1,2 петабайта на кожній станції — це забагато даних для надсилання через Інтернет», — сказав Вайнтруб. «Тож ми фізично пакуємо ці диски в коробку та відправляємо їх у центральне місце».
Проте диски з телескопа на Південному полюсі виявилися проблемою. «Ні FedEx, ні UPS не обслуговують Південний полюс, і коли ми проводимо спостереження в квітні, повітряне сполучення не здійснюється. Наприкінці лютого вони закрили літаки, і там залишився лише кадровий персонал, який пакує диски. Ми чекаємо шість місяців, перш ніж прилетить літак і забере диски. Зрештою ми чекали шість місяців на дані Південного полюса».
Іншим практичним питанням була погода на кожній ділянці. Високочастотні радіотелескопи, подібні до тих, що використовуються в проекті EHT, надзвичайно чутливі до води в атмосфері, і для ефективної роботи потрібне чисте небо. Тому більшість телескопів розташовані на великій висоті з дуже сухою атмосферою, наприклад у пустелі Атакама в Чилі або Мауна-Кеа на Гаваях. Незважаючи на це, спостереження вимагає гарної погоди на кожному окремому місці. «Якщо ви хочете, щоб це працювало, потрібно, щоб на всіх майданчиках була гарна погода. Як виявилося, це трапляється досить рідко».
Погодні умови впливають не лише на науку, а й на науковців. Екстремальна висота над рівнем моря та низька вологість створюють свої труднощі для людей, які працюють на об’єктах. «На вершині гори дуже мало водяної пари. Це як пустеля. Твоя шкіра тріскається, тобі потрібно захистити губи». А коли справа доходить до висоти: «Ми знаходимося на висоті до 6000 метрів. Атмосферний тиск становить близько 60% тиску на рівні моря. Ви отримуєте висотну хворобу та головні болі». Щоб адаптуватися до умов, вчені акліматизуються, проводячи кілька днів на все більшій висоті.
Зведення людей і організацій
EHT був лише одним із багатьох проектів, які змагалися за час на різних телескопах. Телескопи мають надмірну кількість підписок, а це означає, що на їх використання подається більше проектів, ніж може бути виділено, тому час на інструменти може бути конкурентним. Намагаючись загнати уряди, організації та науковців, щоб дати EHT час на різні телескопів було «справою викручування рук», особливо до того, як знаковий результат EHT потрапив у заголовки в 2019.
І є проблема координації проживання величезної кількості людей у різних країнах. Практичність того, що дослідники живуть у часових поясах від Східної Азії до Гаваїв, означає, що майже неможливо знайти час для проведення телеконференцій. Зрештою Вайнтруб організував дві версії кожної глобальної зустрічі, щоб кожен міг відвідати одну, не встаючи серед ночі.
Особисті виклики
Також є міжособистісний аспект спільної наукової роботи, який часто забувають. «Об’єднання всіх цих телескопів було представлено як модель для решти світу співпраці, але воно передбачало складні переговори», — сказав Вайнтруб. «Безумовно, виникає проблема, коли співпраця зростає з групи з 12 дослідників до групи з понад 250. У співпраці є певна частка природної конкуренції та суперництва. Це може бути невеликим особистим викликом».
Телескоп Event Horizon – привіт від LMT
У наукових колах відносний внесок авторів у опубліковані статті відображається в порядку переліку їхніх імен. Але спроба визначити індивідуальний внесок кожного дослідника в такий величезний проект була фактично неможливою. Деякі члени команди працювали над проектом протягом десяти років, а інші приєдналися лише в останні кілька років. Крім того, існує величезний тиск на дослідників, особливо тих, хто на початку своєї кар’єри, щоб їхнє ім’я висвітлювалося у важливих публікаціях.
«Було багато дискусій навколо авторства», — сказав Вайнтрауб. Зрештою, у документах, які є результатом проекту EHT, «авторство є чисто алфавітним. Після участі в дебатах це було єдиним способом, яким це можна було зробити».
Чудовий результат
Вся ця робота та координація досягли справді чудового результату першого в історії зображення чорної діри, розташованої в галактиці Messier 87. І проект EHT продовжуватиметься, і до проекту приєднається ще більше телескопів, щоб у майбутньому знімати більше чорних дір із ще більшою чутливістю.
Рекомендації редакції
- Вони зробили перше в світі фото чорної діри. Зараз вони знімають відео
- Астрономи потребують вашої допомоги, щоб ідентифікувати тисячі чорних дір
- Астрономи досліджують крихітні галактики, щоб зрозуміти еволюцію чорних дір
- Нове дослідження показує, що навколо надмасивних чорних дір можуть формуватися планети
- Астрономи виявили «неможливу» чорну діру в нашій галактиці
Оновіть свій спосіб життяDigital Trends допомагає читачам стежити за динамічним світом технологій завдяки всім останнім новинам, цікавим оглядам продуктів, проникливим редакційним статтям і унікальним у своєму роді коротким оглядам.
