Blockdit Logo (Mobile)
TechGuy
•
12 เม.ย. 2019 เวลา 14:49 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
เขาถ่ายภาพหลุมดำกันด้วยวิธีไหน?
หลุมดำ คือเทหวัตถุในเอกภพที่มีแรงโน้มถ่วงหรือแรงดึงดูดมหาศาล ที่แม้กระทั่งแสงก็ไม่อาจเล็ดลอด ออกมาได้
ภาพถ่ายหลุมดำ ที่เป็นภาพประวัติศาสตร์ของโลกกำลัง โด่งดังอยู่ในโลก ณ ขณะนี้ สามารถยืนยันทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ที่ตีพิมพ์ไว้เมื่อ ค.ศ. 1916
หลุมดำที่ถ่ายได้นี้เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด (Super Massive Blackhole) มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 6.5 พันล้านเท่า อยู่ในใจกลางของกาแล็กซี่ Messier 87 (M87) ซึ่งมีระยะห่างจากโลกของเรา 53.49 ล้านปีแสง
[ 1 ปีแสง คือระยะทางที่แสงสามารถเดินทางได้ใน 1 ปี คิดเป็น 9.460 ล้านล้านกิโลเมตร ]
การจะส่องเห็นหลุมดำ M87 ที่อยู่ไกลมากๆ เทียบได้กับการ ส่องหาผลส้ม 1 ลูก บนพื้นผิวของดวงจันทร์
ความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวที่ดีที่สุดบนโลก เมื่อซูมสุดได้ ขนาดภาพที่ได้ประมาณ ผลส้ม 1.5 ล้านลูก ยังเล็กเกินไป เพราะเราต้องการ ซูมให้ได้เห็นถึงผลส้ม ลูกเดียว เพราะฉะนั้นเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้วิธีการนี้
Youtube
จากสมการ แล้ว ขนาดที่เราสามารถส่องเห็นได้นั้น จะประมาณเท่ากับ ความยาวคลื่น หาร ด้วย ขนาดของกล้องโทรทรรศน์
Youtube :TED
เมื่อคำนวณเสร็จสรรพแล้ว ก็ได้ความว่า เราจะต้องสร้างกล้องโทรทรรศน์ ที่มีความใหญ่เท่ากับ ขนาดของโลกเรา ถึงจะมองเห็นผลส้ม 1 ลูกได้
การสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใหญ่เท่ากับขนาดโลก ทำโดยโครงการ Event Horizon Telescope(EHT) หรือ กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ เป็นเครือข่ายของกล้องโทรทรรศน์วิทยุความถี่สูงในช่วง 230-450GHz
Youtube :TED
โดยใช้เทคนิคแทรกสอดระยะไกล (Very Long Baseline Interferometer :VLBI )
เทคนิคแทรกสอดระยะไกล VLBI คือ การนำเอาจานรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งไว้หลายๆ จุด เพื่อตรวจจับคลื่น แล้วนำมาตรวจสอบ โดยการนำคลื่นที่ได้ จากหลายๆ จุดมารวมกัน เพื่อศึกษาวิเคราะห์สถานะของต้นกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น
Wikipedia
EHT สังเกตการณ์ด้วยเทคนิคนี้ โดยใช้ กล้องโทรทรรษ์วิทยุ 8 ตัว ได้แก่
APEX (ชิลี) , IRAM(สเปน), SPT(ขั้วโลกใต้), LMT(เม็กซิโก), SMT(แอริโซนา,อเมริกา), JCMT(ฮาวาย,อเมริกา) ,SMA(ฮาวาย,อเมริกา) และ ALMA (ชิลี)
จุดรับสัญญาณเพียง 8 จุดนั้น จะเปรียบเสมือนจานรับสัญญาณขนาดใหญ่ได้ยังไง
เพราะถ้าเทียบ แล้ว มันมีจุดน้อยนิดมากๆ เทียบกับขนาดของโลก ในการสร้างภาพขึ้นมา
Youtube :TED
แต่นอกเหนือจากจำนวนที่น้อยแล้ว เมื่อโลกหมุน จะทำให้ตำแหน่งการรับสัญญาณเปลี่ยนไปด้วย ทำให้ได้การรับสัญญาณ เพิ่มขึ้นหลายตำแหน่ง ดังภาพ
Youtube :TED
ด้วย Algorithm การประมวลผล จะสามารถเติมเต็ม จุดรับสัญญาณ ส่วนที่หายไป เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เหมือนมีจานขนาดยักษ์ เท่าโลก เพื่อสร้างภาพของ หลุมดำขึ้นมา
กระบวนการเก็บข้อมูลนั้นใช้เวลาทั้งหมด 7 วัน ที่โลกหมุนรอบตัวเอง ซึ่งได้ข้อมูลขนาดมหาศาล
5 PetaBytes ( ประมาณ 5 ล้าน GB)
extremeTech
ข้อมูลที่ได้กระจายอยู่ ตามหอสังเกตการณ์ ซึ่งหากจะนำมาประมวลผลก็ต้องนำข้อมูลมาไว้ที่เดียวกัน
การจะส่งข้อมูลด้วย Internet เป็นเรื่องที่ทำไม่ได้เลยเนื่องจากขนาดที่ใหญ่ของไฟล์ จะทำให้เครือข่าย Internet ล่มได้ จึงต้องส่งข้อมูลทั้งหมดที่อยู่บน Harddisk ด้วยเครื่องบิน
ส่วนหนึ่งของ Algorithm เป็นของ Katie Bouman นั้น เรียกว่า CHIRP(Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors)
มันสามารถตรวจจับว่า ภาพที่ได้แต่ละส่วน ภาพไหนที่ดูมีเหตุมีผล ที่จะเป็น หลุมดำมากที่สุด
ซึ่งวิธีการนี้ โดยทั่วไปจะใช้ Set ภาพที่เคยเห็นมาก่อน เพื่อที่ให้ระบบได้เรียนรู้ว่าภาพที่ได้คล้ายกับภาพที่ต้องการหาหรือไม่
แต่วิธีการนี้ยาก เพราะ ไม่มีใครเคยเห็นหลุมดำ หรือมีภาพหลุมดำมาก่อน หากจะใช้ภาพที่เคยจำลองขึ้นมา ในภาพยนตร์ ก็จะไปบิดเบื้อนความจริง ทำให้ได้ภาพที่ได้ คล้ายกับภาพที่เราสร้างขึ้นมาก่อน
Youtube :TED
โดยวิธีที่เธอใช้คือ ให้มันเรียนรู้ภาพในหลายๆ ประเภท แล้วถ้าสุดท้าย ได้ภาพหลุมดำที่คล้ายๆ กันออกมา ก็แปลว่า ภาพที่ได้ตอนท้ายสุดไม่ได้ถูกบิดเบือนไปด้วยข้อมูลที่เราอยากให้มันเป็น
Youtube :TED
พวกเขาใช้เวลาทั้งหมด 2 ปีกับการวิจัยศึกษาข้อมูล สุดท้ายก็ได้ภาพที่มั่นใจได้ว่าเป็นภาพของหลุมดำจริงๆ ดั่งที่เราเห็นกัน เมื่อวันที่ 10 เมษายน 2019 ที่ผ่านมา
wired.com
TechGuy รายงาน
อย่าลืมกดไลค์ กดติดตาม TechGuy
เพื่อรับข่าวสารและเทคโนโลยี
ส่งตรงถึงมือคุณทุกวันนะครับ
โฆษณา