天文学者らは、27年かけて制作されたビデオを公開した。それは、ブラックホールジェットが遠くの銀河から飛び出し、宇宙に向かって突進する高解像度のアニメーションだ。
このシリーズは、1995 年から 2022 年の間に撮影された 116 枚の画像で構成されており、ヘラクレス座の 3C 345 として知られるブレーザーを捉えています。ブレーザーはクエーサーの一種で、明るく高密度の超大質量です。 ブラックホール 遠く離れた銀河の中心に位置し、周囲に大量のガスジェットを放出しています。ジェット機がほぼ向かって飛んでいます 光の速度 X線と高濃度のガンマ線を照射します。
雑誌の8月26日の研究に記載されているとおり 自然科学者らは、米国全土に広がる10台の望遠鏡のネットワークである超長基線アレイ(VLBA)からの10年間の観測を利用して3C 345の画像を収集した(VLBAには、飛行機の視界を記録するBEAM-MEとMOJAVEという2つのプログラムがあり、まとめて数百の発生源を追跡した)。
これら数百枚のアニメーション画像をアニメーション映画に変えるために、チームは、個々の画像よりも 4 倍高速な Kine と呼ばれる人工ニューラル ネットワークを使用しました。そうすることで、研究者らはブラックホールのジェット速度を最も正確な限界まで決定した。 (この研究の共著者数名は、イベント ホライゾン テレスコープ コラボレーションに取り組んでいた際に、ブラック ホール画像の解像度を向上させた経験がありました。 ブラックホールの最初の画像。)
「ビデオ再構成の質が高くなったことにより、飛行機上のプラズマ速度を測定することが可能になった」と研究の著者は述べた。 マリアンナ・フォシカリフォルニア工科大学の博士研究員はLive Scienceに電子メールで語った。
大きくて明るい驚き
研究者たちは、強力なジェットの最も明るい成分がそれに向かって飛んでいるのを見て驚いた 光速の10~13倍 一方、周囲のガスは光速の 9 ~ 12 倍で移動していました。
ブラックホールのジェットの画像は27年間にわたって撮影されてきた。下の画像 (AC) は、プラズマ ジェットの偏光の方向を示しています。
(画像クレジット: Foschi et al / Nature)
「これは予想外である。というのは、これらの明るい成分はプラズマから移動する衝撃摂動であり、したがって周囲の流体よりも高い速度を持っているに違いないというのが一般的な見解だからである」とフォスキ氏は述べた。 「私たちの研究は一般的に衝撃モデルを無効にするものではありませんが、少なくともこの特定の情報源に関しては疑問を投げかけています。」
VLBA は、大陸全体の無線アンテナを使用して空の地図を作成し、宇宙の広い視野を提供します。しかし、VLBA では空の包括的なビューが得られますが、非常に細かい詳細が欠けています。このアレイは、アレイの 2 つの望遠鏡間の測定に基づいた要素を含む 2 次元画像を生成するように設計されています。アレイにはこれらの測定を実行するための望遠鏡が 10 個しかないため、ピクセル解像度が制限されます。
ここで、Kine AI モデルが違いを生みます。フォスキ氏によると、キネ氏の研究の目標は、明るさが変化する天体に焦点を当て、異なる時間の観測ビデオを作成できる画像化アルゴリズムを開発することだという。
Kine はニューラル ネットワークであり、人間の脳の学習方法と同様に、「ニューロン」 (計算ノード) の層を使用してデータセットから学習する機械学習モデルの一種です。時間と空間の 3 次元について、研究チームは論文の中で、ケインは「データに存在する時空間相関を学習して活用しながら、さまざまな時点での観察を処理できる」と書いています。
フォシ氏は、チームはKineを他の天体観測にも応用する準備ができていると述べた。 「この方法は、観測からジェットダイナミクスを研究する方法を根本的に変えると私たちは信じています」と彼は言いました。 「実際、私たちの方法により、ジェット機の任意の点で予想される速度を測定することが可能になります。」
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