นักดาราศาสตร์จับตาดูอาร์เรย์ที่โคจรอยู่เพื่อถ่ายภาพหลุมดำมวลมหาศาลของทางช้างเผือก

นักดาราศาสตร์จับตาดูอาร์เรย์ที่โคจรอยู่เพื่อถ่ายภาพหลุมดำมวลมหาศาลของทางช้างเผือก

หลังจากการเปิดเผยภาพแรกของหลุมดำจากกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ เมื่อต้นเดือนนี้ นักดาราศาสตร์ต่างหวังว่าโครงการจะบรรลุเป้าหมายหลักประการอื่น: เพื่อสร้างภาพเหมือนของสภาพแวดล้อมใกล้หลุมดำที่ หัวใจของกาแล็กซี่ของเรา ขนานนามว่าราศีธนู A ขณะที่เรารอภาพที่เข้าใจยากเหล่านั้น นักวิทยาศาสตร์บางคน รวมทั้งสมาชิกหลายคนในทีม EHT 

ได้คิดค้นวิธีการใหม่ในการบันทึกมุมมอง

ของภูมิภาคที่ลึกลับนี้ ความคิดของพวกเขาคือการใช้ประโยชน์จากกลุ่มดาวดาวเทียมเพื่อสร้างภาพที่สามารถเปิดเผยรายละเอียดได้มากกว่าที่เครือข่ายหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินในปัจจุบันของ EHT สามารถบันทึกได้ภาพแรกของหลุมดำที่นักดาราศาสตร์เปิดเผยในการค้นพบสถานที่สำคัญ

กลุ่มที่นำโดย Freek Roelofs แห่งมหาวิทยาลัย Radboud ในเนเธอร์แลนด์ได้จำลองภาพที่สามารถสร้าง Sgr A* และบริเวณโดยรอบได้ด้วยภารกิจที่เรียกว่า “Event Horizon Imager” ในขณะที่ EHT ใช้ประโยชน์จากกล้องโทรทรรศน์มิลลิเมตรและมิลลิเมตรย่อยที่กระจัดกระจายอยู่ทั่วโลก Event Horizon Imager บนอวกาศจะประกอบด้วยดาวเทียมหลายดวง แต่ละดวงติดตั้งจานที่สามารถเก็บรังสีระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรในวงโคจรรอบโลก .

เช่นเดียวกับบรรพบุรุษผู้บุกเบิกภาคพื้นดิน Event Horizon Imager จะใช้อินเตอร์เฟอโรเมตรีเพื่อสร้างมุมมองโดยละเอียดของเงาของ Sgr A* และพลาสมาที่หมุนวนอยู่ใกล้ ๆ เทคนิคนี้ต้องใช้ยานอวกาศสองหรือสามลำ – ห่างกันมากถึง 25,000 กม. – เพื่อสังเกตเป้าหมายพร้อมกัน ด้วยการวิเคราะห์และรวมข้อมูลที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัวอย่างละเอียดถี่ถ้วน การรวบรวมยานอวกาศที่มีขนาดค่อนข้างเล็กสามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดใกล้เคียงกันซึ่งสามารถทำได้จากจานขนาดกว้างใหญ่เพียงจานเดียวที่โคจรรอบ

เนื่องจาก Event Horizon Imager 

จะปราศจากผลกระทบที่บิดเบี้ยวของไอน้ำในบรรยากาศ มันจึงสามารถสังเกตการณ์ที่ความถี่สูงถึง 690 GHz ซึ่งสูงกว่าความถี่การสังเกตทั่วไปของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าที่ 230 GHz มาก “ความละเอียดเชิงมุมของกล้องโทรทรรศน์จะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามความถี่การสังเกต เมื่อรวมกับเส้นฐานที่ยาว [ระยะห่างที่คาดการณ์ระหว่างกล้องโทรทรรศน์] จะทำให้ Event Horizon Imager มีความละเอียดที่ดีกว่าความละเอียดที่ทำได้จากพื้นดินที่ 230 GHz ถึงห้าเท่า” Roelofs อธิบาย

การสังเกตที่ความถี่สูงดังกล่าวยังช่วยลดปัญหาการกระเจิงระหว่างดวงดาว ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปสรรคสำคัญในการศึกษา Sgr A* ที่ความถี่ต่ำ Roelofs อธิบายว่า “การกระเจิงระหว่างดวงดาวเกิดจากวัสดุที่อยู่ในสสารระหว่างดาว [ช่องว่างระหว่างดวงดาว] ระหว่างเรากับใจกลางกาแลคซี่” “คลื่นวิทยุที่มาจากใกล้หลุมดำถูกบิดเบือนโดยอิเล็กตรอนในตัวกลางระหว่างดวงดาว ทำให้ภาพที่สังเกตได้เบลอ ราวกับว่าเรากำลังมองผ่านกระจกฝ้า สูงกว่า 500 GHz เอฟเฟกต์นั้นเล็กน้อย”

การมีมุมมองโดยละเอียดของหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ที่หน้าประตูของเราควรให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญแก่นักดาราศาสตร์เกี่ยวกับแนวคิดหลักบางประการที่สนับสนุนฟิสิกส์สมัยใหม่ “Sgr A* นั้นน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการถ่ายภาพที่มีความละเอียดสูง เนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่ามวลและระยะทางของมัน” Roelofs อธิบาย “ด้วยการวัดขนาดเชิงมุมของเงาหลุมดำ เราสามารถทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีแรงโน้มถ่วงอื่นๆ ได้อย่างแม่นยำ”

ธารน้ำแข็งกัมมันตภาพรังสี ความลึกลับของก๊าซ

มีเทนบนดาวอังคาร และอื่นๆ เกี่ยวกับภาพหลุมดำไม่เพียงแค่นั้น แต่หาก Event Horizon Imager หันไปหาหลุมดำมวลมหาศาลที่มีไอพ่นในดาราจักรอื่น นักวิจัยอาจสามารถรวบรวมเบาะแสเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่กระแสของวัสดุเหล่านั้นถูกขับออกมา

แอนดรูว์ ยัง ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์พลังงานสูงแห่งมหาวิทยาลัยบริสตอล กล่าวว่า “แบบจำลองคอมพิวเตอร์และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปช่วยทำนายว่าพลาสมาไหลไปรอบๆ เข้าและออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำอย่างไร และการแผ่รังสีนี้จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป , สหราชอาณาจักรซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาใหม่ “รายละเอียดปลีกย่อยของการคาดคะเนเหล่านี้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสิ่งต่าง ๆ เช่นความเร็วของหลุมดำที่หมุน การกำหนดค่าและความแรงของสนามแม่เหล็ก และวิธีที่ก๊าซไหลไปสู่หลุมดำ แต่การจะดูรายละเอียดเหล่านี้และนำทฤษฎีมาทดสอบจริงๆ ต้องใช้ความละเอียดสูงกว่ากล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์มาก”

องค์ประกอบการเรียนรู้เชิงลึกคือโครงข่ายประสาทเทียมแบบสามมิติ (CNN) ในที่นี้ เครือข่ายจะระบุคุณลักษณะที่เป็นนามธรรมและเหมาะสมที่สุดสำหรับการจัดประเภทโหนดโดยอัตโนมัติ ผลลัพธ์จากโมเดล CNN และ radiomics จะถูกหลอมรวมโดยใช้การให้เหตุผลที่เป็นหลักฐาน

โดยการหลอมรวมข้อมูลจากรูปแบบการถ่ายภาพและตัวแยกประเภทที่แตกต่างกัน โดยหลักการแล้ว วิธีการนี้มีความเสถียรมากกว่าเทคนิคที่ใช้รูปแบบเดียวหรือตัวแยกประเภท Jing Wangผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า “เราคาดหวังว่าโมเดลไฮบริดจะสามารถทำงานได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นเมื่อนำไปใช้กับชุดข้อมูลภาพต่างๆ ประสิทธิภาพของโมเดลไฮบริดถูกนำมาเปรียบเทียบกับ XmasNet ซึ่งเป็น CNN ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ และโมเดล radiomics ทั่วไปโดยใช้ฟังก์ชันวัตถุประสงค์เพียงฟังก์ชันเดียว มีความแม่นยำมากขึ้นเมื่อวิเคราะห์ทั้งข้อมูล PET และ CT (0.88 เทียบกับ 0.81 สำหรับ XmasNet และ 0.75 สำหรับวิทยุทั่วไป) อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้เข้ากันได้โดยประสิทธิภาพขององค์ประกอบ CNN เพียงอย่างเดียว ได้ค่าความแม่นยำที่สูงขึ้นเล็กน้อยด้วยวิธีไฮบริดเมื่อวิเคราะห์ภาพ CT หรือ PET แยกกัน ผู้เขียนคาดว่าการศึกษาในอนาคตจะแสดงให้เห็นถึงความเสถียรของเทคนิคเหนือแนวทางที่ไม่ใช่แบบไฮบริด

ขณะนี้กลุ่มกำลังดำเนินการตรวจสอบเพิ่มเติม ตลอดจนตรวจสอบสถาปัตยกรรมเครือข่ายประสาทเทียมขั้นสูงสำหรับโมเดล ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์ผู้ป่วยที่ศีรษะและคอที่ถ่ายภาพก่อนการผ่าตัด ซึ่งผลลัพธ์ในเบื้องต้นนั้น “มีแนวโน้มมาก” ตามที่ Wang กล่าว การทดลองทางคลินิกจะเริ่มในปีนี้เช่นกัน

นักวิจัยมองเห็นว่าเทคนิคของพวกเขาสามารถรวมเข้ากับกระบวนการวางแผนการรักษาในคลินิกรังสีบำบัดด้วยต่อมน้ำหลืองที่มีรูปร่างโค้งมนของแพทย์ซึ่งเป็นข้อมูลสำหรับแบบจำลอง “แบบจำลองของเราจะสร้างความน่าจะเป็นของมะเร็งสำหรับต่อมน้ำเหลืองแต่ละต่อม ซึ่งจะช่วยในการตัดสินใจของแพทย์ว่าจะรวมต่อมน้ำเหลืองเป็นส่วนหนึ่งของปริมาณเป้าหมายทางคลินิกหรือไม่” Wang กล่าว

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>slottosod.com