Изображение активной черной дыры, находящейся на расстоянии 53 млн световых лет от Земли, было получено с помощью телескопа Event Horizon Telescope — объединенной сети из восьми обсерваторий по всему миру.
Мощность EHT превосходит чувствительность космического телескопа «Хаббл» — «автора» множества фотографий различных уголков Вселенной — в тысячу раз. Но способности виртуального телескопа были бы бесполезны без специального алгоритма, который помог сформировать снимок.
Аспирантка Массачусетского технологического института (МТИ) Кэти Боумен придумала такой алгоритм и руководила его разработкой.
Кэти представила алгоритм в 2016 году — он стал результатом сотрудничества с командой исследователей из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта в МТИ. Сфотографировать черную дыру на столь огромном расстоянии было так же сложно, как сфотографировать апельсин на поверхности Луны. «Чтобы уловить нечто столь крошечное, нам бы понадобился телескоп диаметром 10 000 км, что невозможно — ведь диаметр Земли не насчитывает даже 13 000 км. То есть нужен телескоп размером с планету», — объясняла Боумен. Решение было найдено в создании глобальной сети наземных обсерваторий.
Полученные данные общим объемом 5 петабайт многое могут рассказать ученым о структуре черной дыры, но для того, чтобы трансформировать информацию в полноценную фотографию, требуется обработка.
Здесь наступает очередь алгоритма CHIRP — он собирает данные с восьми телескопов в связную картинку. «Несмотря на то что мы предсказывали черную дыру, окруженную кольцом света, мы не знали, увидим ли мы это кольцо», — объясняла Боумен.
Была большая вероятность, что фотография покажет светящуюся сферу и не отобразит «тень» — темную область в центре. Алгоритм Боумен помог избежать этого сценария и засек релятивистские струи (джеты) — пучки плазмы, окружающие черную дыру.
В момент, когда удалось получить снимок, в твиттере вуза появилась публикация с восторженной Кэти перед монитором, на котором красовалось готовое уникальное изображение «тени» черной дыры — что важно, полностью соответствующее Общей теории относительности Эйнштейна.
Слева: исследователь из МТИ Кэти Боумен с жесткими дисками, содержащими данные о черной дыре.
Справа: исследователь из МТИ Маргарет Хэмилтон с написанным ею кодом, который помог отправить человека на Луну.
Предсказания, сделанные Альбертом Эйнштейном столетие тому назад, полностью подтвердились, и Кэти Боумен приложила к этому все свои знания. У Массачусетского технологического института появился еще один повод для гордости.
