Kako fotografirati crnu rupu
-
0:01 - 0:03U filmu „Interstellar”
-
0:03 - 0:07možemo izbliza vidjeti
supermasivnu crnu rupu. -
0:07 - 0:09Na pozadini koju stvara zagrijani plin
-
0:09 - 0:11ogromna gravitacijska sila te crne rupe
-
0:11 - 0:12zakreće svjetlost u prsten.
-
0:12 - 0:15Međutim, to nije stvarna fotografija,
-
0:15 - 0:16već računalno-grafički prikaz –
-
0:16 - 0:20umjetnička interpretacija
mogućeg izgleda crne rupe. -
0:20 - 0:22Prije sto godina
-
0:22 - 0:25Albert Einstein objavio je
svoju teoriju opće relativnosti. -
0:25 - 0:27U godinama koje su uslijedile
-
0:27 - 0:30znanstvenici su pronašli
mnogo dokaza u prilog toj teoriji. -
0:30 - 0:33No jedna stvar koju
ta teorija predviđa, crne rupe, -
0:33 - 0:35još nije izravno opažena.
-
0:35 - 0:38Iako imamo predodžbe o tome
kako bi crna rupa mogla izgledati, -
0:38 - 0:41nikad je zapravo nismo
uspjeli fotografirati. -
0:41 - 0:45Ipak, možda ćete se iznenaditi kad čujete
da bi se to uskoro moglo promijeniti. -
0:45 - 0:50U sljedećih par godina mogli bismo vidjeti
prvu fotografiju crne rupe. -
0:50 - 0:52Tu prvu fotografiju dobit ćemo
-
0:52 - 0:54zahvaljujući međunarodnom
timu znanstvenika, -
0:54 - 0:55teleskopu veličine Zemlje
-
0:55 - 0:58i algoritmu koji će složiti konačnu sliku.
-
0:58 - 1:02Premda vam danas još ne mogu pokazati
stvarnu fotografiju crne rupe, -
1:02 - 1:05htjela bih vam ukratko predstaviti
napore uložene -
1:05 - 1:06u dobivanje te prve fotografije.
-
1:07 - 1:09Zovem se Katie Bouman
-
1:09 - 1:11i doktorandica sam na MIT-u.
-
1:11 - 1:14Istraživačica sam
u laboratoriju računalnih znanosti, -
1:14 - 1:17gdje razvijamo računalni vid
s pomoću slika i videozapisa. -
1:17 - 1:19No iako nisam astronom,
-
1:19 - 1:20danas bih vam htjela pokazati
-
1:20 - 1:23kako sam uspjela doprinijeti
tom uzbudljivom projektu. -
1:23 - 1:26Odmaknete li se večeras
od jarkih gradskih svjetala, -
1:26 - 1:29možda budete imali sreće
pa ugledate zapanjujući prizor -
1:29 - 1:30galaktike Mliječne staze.
-
1:30 - 1:33Kad biste mogli prozujati
pored milijuna zvijezda -
1:33 - 1:3626 000 svjetlosnih godina
prema središtu spiralne Mliječne staze, -
1:36 - 1:40naposljetku biste stigli
do skupine zvijezda u samom središtu. -
1:40 - 1:43Gledajući infracrvenim teleskopima
kroz galaktičku prašinu -
1:43 - 1:47astronomi su promatrali
te zvijezde više od 16 godina. -
1:47 - 1:51Međutim, najspektakularnije je
zapravo ono što ne vide. -
1:51 - 1:54Čini se kao da te zvijezde kruže
oko nevidljiva objekta. -
1:54 - 1:56Prateći putanje tih zvijezda
-
1:56 - 1:57astronomi su zaključili da je
-
1:57 - 2:01jedina stvar koja je dovoljno mala
i teška da prouzroči takvo kretanje -
2:01 - 2:03supermasivna crna rupa –
-
2:03 - 2:07objekt toliko gust
da usiše sve u svojoj blizini – -
2:07 - 2:08čak i svjetlost.
-
2:08 - 2:11No što se događa
ako se još više približimo? -
2:11 - 2:16Je li moguće vidjeti nešto što je,
u pravilu, nemoguće vidjeti? -
2:17 - 2:20Pa, čini se da ako uvećamo sliku
s pomoću radiovalova, -
2:20 - 2:22trebali bismo vidjeti svjetlosni prsten
-
2:22 - 2:24koji nastaje zbog utjecaja
gravitacijskih leća na vruću plazmu -
2:24 - 2:26što brzo kruži oko crne rupe.
-
2:26 - 2:27Drugim riječima,
-
2:27 - 2:30crna rupa baca sjenu na
tu svjetlosnu pozadinu -
2:30 - 2:32oblikujući kuglu tame.
-
2:32 - 2:36Taj svijetli prsten otkriva
obzor događaja crne rupe, -
2:36 - 2:38gdje je gravitacijska sila toliko snažna
-
2:38 - 2:40da joj čak ni svjetlost ne može pobjeći.
-
2:40 - 2:43Einsteinove jednadžbe predviđaju
veličinu i oblik tog prstena, -
2:43 - 2:46tako da njegova fotografija
ne bi samo bila fora, -
2:46 - 2:48nego bi nam pomogla i da provjerimo
vrijede li te jednadžbe -
2:48 - 2:51u ekstremnim uvjetima oko crne rupe.
-
2:51 - 2:53Međutim, ta crna rupa
toliko je udaljena od nas -
2:53 - 2:57da se sa Zemlje taj prsten
doima nevjerojatno malim – -
2:57 - 3:00tako bi nam nekako izgledala
naranča na Mjesecu. -
3:01 - 3:04Zbog toga ga je vrlo teško fotografirati.
-
3:05 - 3:06Zašto je tomu tako?
-
3:07 - 3:10Pa, sve se svodi na jednostavnu jednadžbu.
-
3:10 - 3:12Zbog pojave poznate kao difrakcija,
-
3:12 - 3:14postoje temeljna ograničenja
-
3:14 - 3:16koja određuju koliki su
najmanji vidljivi predmeti. -
3:17 - 3:20Prema toj glavnoj jednadžbi,
da bismo vidjeli sve manje i manje stvari, -
3:20 - 3:23trebaju nam sve veći i veći teleskopi.
-
3:23 - 3:26No čak ni najsnažniji
optički teleskopi na Zemlji -
3:26 - 3:28nemaju rezoluciju koja nam je potrebna
-
3:28 - 3:31kako bismo fotografirali
objekt na površini Mjeseca. -
3:31 - 3:34Ustvari, ovo je jedna od fotografija
s dosad najvećom rezolucijom -
3:34 - 3:36na kojoj je Mjesec,
fotografiran sa Zemlje. -
3:36 - 3:38Sadržava oko 13 000 piksela,
-
3:38 - 3:43a u svaki od njih „stane”
preko 1,5 milijuna naranči. -
3:43 - 3:45Koliki bi dakle trebao biti teleskop
-
3:45 - 3:48kako bismo vidjeli naranču
na površini Mjeseca, -
3:48 - 3:50a tako i našu crnu rupu?
-
3:50 - 3:53Pa, jednostavan matematički izračun
pokazuje -
3:53 - 3:55da nam je potreban teleskop
-
3:55 - 3:56veličine cijele Zemlje.
-
3:56 - 3:57(Smijeh)
-
3:57 - 3:59Kad bismo mogli izgraditi
teleskop veličine Zemlje, -
3:59 - 4:02uspjeli bismo tek nazreti
taj karakterističan svjetlosni prsten -
4:02 - 4:05koji označava obzor događaja crne rupe.
-
4:05 - 4:08Iako se na toj slici ne bi vidjeli
svi detalji koji su vidljivi -
4:08 - 4:09na računalno-grafičkom prikazu,
-
4:09 - 4:12svakako bi nam dala prvi uvid
-
4:12 - 4:14u neposredno okruženje crne rupe.
-
4:14 - 4:16Međutim, kao što možete i zamisliti,
-
4:16 - 4:20nemoguće je izgraditi
jedinstveni teleskop veličine Zemlje. -
4:20 - 4:22No, slavnim riječima Micka Jaggera,
-
4:22 - 4:23„ne možeš uvijek dobiti ono što želiš,
-
4:23 - 4:25no pokušaš li ponekad, možda shvatiš
-
4:25 - 4:27da si dobio ono što ti treba.”
-
4:27 - 4:29Povezivanjem teleskopa diljem svijeta,
-
4:29 - 4:33međunarodni projekt
Event Horizon Telescope -
4:33 - 4:36stvara računalni teleskop veličine Zemlje,
-
4:36 - 4:38koji će moći zabilježiti strukturu
-
4:38 - 4:40razmjera obzora događaja crne rupe.
-
4:40 - 4:43Ta mreža teleskopa trebala bi
prvi put fotografirati -
4:43 - 4:45crnu rupu sljedeće godine.
-
4:45 - 4:48Svi teleskopi u toj svjetskoj mreži
rade zajedno. -
4:48 - 4:51Povezani preciznim mjerenjem vremena
s pomoću atomskih satova, -
4:51 - 4:54timovi istraživača na svakoj lokaciji
zamrzavaju svjetlost -
4:54 - 4:57prikupljajući tisuće terabajta podataka.
-
4:57 - 5:02Ti se podaci potom obrađuju
u laboratoriju ovdje u Massachusettsu. -
5:02 - 5:04Kako to zapravo funkcionira?
-
5:04 - 5:07Sjećate li se da, ako želimo vidjeti
crnu rupu u središtu naše galaktike, -
5:07 - 5:10trebamo izgraditi nemoguće velik
teleskop veličine Zemlje? -
5:10 - 5:12Zamislimo na trenutak
da je moguće izgraditi -
5:12 - 5:14teleskop veličine Zemlje.
-
5:14 - 5:17To bi pomalo nalikovalo pretvaranju Zemlje
-
5:17 - 5:19u divovsku disko-kuglu koja se vrti.
-
5:19 - 5:21Svako pojedino zrcalo
skupljalo bi svjetlost, -
5:21 - 5:23koju bismo zatim spojili u jednu sliku.
-
5:23 - 5:26Međutim, recimo da uklonimo
većinu tih zrcala -
5:26 - 5:28i da ih ostane tek nekolicina.
-
5:28 - 5:31I dalje bismo mogli kombinirati
podatke koje su prikupili, -
5:31 - 5:33no u tom bi slučaju ostalo puno praznina.
-
5:33 - 5:37Ta preostala zrcala predstavljaju lokacije
na koje smo postavili teleskope. -
5:37 - 5:42To nam daje nevjerojatno malen
broj podataka za izradu slike. -
5:42 - 5:45No iako skupljamo svjetlost
na samo nekoliko lokacija s teleskopima, -
5:45 - 5:49budući da se Zemlja okreće,
dobivamo i druge, nove podatke. -
5:49 - 5:53Drugim riječima, kako se disko-kugla vrti,
ta zrcala mijenjaju lokacije -
5:53 - 5:56i možemo vidjeti
različite dijelove slike. -
5:56 - 6:00Algoritmi za stvaranje slike koje smo
razvili popunjavaju praznine na disko-kugli -
6:00 - 6:03kako bismo rekonstruirali
osnovnu sliku crne rupe. -
6:03 - 6:05Kad bismo rasporedili teleskope
po cijelom planetu, -
6:05 - 6:07drugim riječima, po cijeloj disko-kugli –
-
6:07 - 6:09bio bi to čas posla.
-
6:09 - 6:12Međutim, vidimo svega
nekoliko uzoraka i zbog toga -
6:12 - 6:14postoji beskonačan broj mogućih slika
-
6:14 - 6:17koje su posve u skladu
s podacima naših teleskopa. -
6:17 - 6:20Međutim, nisu sve slike jednake.
-
6:21 - 6:25Neke od njih više nalikuju onome
što obično smatramo slikama od drugih. -
6:25 - 6:29Moja je uloga u stvaranju
prve fotografije crne rupe -
6:29 - 6:32dizajnirati algoritme koji će
pronaći najsmisleniju sliku -
6:32 - 6:34koja je u skladu s podacima teleskopa.
-
6:35 - 6:39Baš kao što se forenzički crtač
koristi manjkavim opisima -
6:39 - 6:42kako bi, uz pomoć svojeg poznavanja
strukture lica, sastavio sliku, -
6:42 - 6:44algoritmi za dobivanje slike
koje sam razvila -
6:44 - 6:46koriste se manjkavim podacima
naših teleskopa -
6:46 - 6:50kako bi nas doveli do slike koja
izgleda kao nešto iz našeg svemira. -
6:50 - 6:54S pomoću tih algoritama
možemo sastaviti slike -
6:54 - 6:56od tih malobrojnih, nejasnih podataka.
-
6:56 - 7:00Ovo je primjer rekonstrukcije napravljene
s pomoću simuliranih podataka -
7:00 - 7:02kad zamislimo da smo usmjerili teleskope
-
7:02 - 7:05prema crnoj rupi
u središtu naše galaktike. -
7:05 - 7:07Premda je to samo simulacija,
-
7:07 - 7:09rekonstrukcije kao što je ova
pružaju nam nadu -
7:09 - 7:13da ćemo uskoro moći dobiti
prvu pouzdanu sliku crne rupe -
7:13 - 7:15i s pomoću te slike odrediti
veličinu njezina prstena. -
7:16 - 7:19Iako bih rado još razglabala
o tom algoritmu, -
7:19 - 7:22srećom po vas, nemam vremena.
-
7:22 - 7:24No ipak bih vam htjela ukratko dočarati
-
7:24 - 7:26kako određujemo izgled našeg svemira
-
7:26 - 7:30i kako uz pomoć toga rekonstruiramo i
provjeravamo svoje rezultate. -
7:30 - 7:33Budući da postoji
beskonačno mnogo mogućih slika -
7:33 - 7:35koje su potpuno u skladu
s podacima naših teleskopa, -
7:35 - 7:38moramo ih nekako filtrirati.
-
7:38 - 7:39To činimo rangiranjem slika
-
7:39 - 7:43na temelju toga koliko je vjerojatno
da su upravo one slike crne rupe -
7:43 - 7:45i zatim biramo onu za koju je
ta vjerojatnost najveća. -
7:45 - 7:47Što točno želim reći?
-
7:48 - 7:49Recimo da pokušavamo napraviti model
-
7:49 - 7:53koji bi nam rekao kolika je vjerojatnost
da se neka slika pojavi na Facebooku. -
7:53 - 7:55Vjerojatno bismo htjeli da nam model kaže
-
7:55 - 7:58kako je malo vjerojatno da
netko objavi sliku sa šumovima lijevo, -
7:58 - 8:00a vrlo vjerojatno da netko objavi selfie
-
8:00 - 8:02poput ovoga desno.
-
8:02 - 8:04Slika u sredini je mutna,
-
8:04 - 8:06pa iako bismo je prije
mogli vidjeti na Facebooku -
8:06 - 8:08nego sliku sa šumovima,
-
8:08 - 8:11vjerojatno su manje šanse
da ćemo vidjeti nju nego onaj selfie. -
8:11 - 8:13Međutim, kad je riječ o slikama crne rupe,
-
8:13 - 8:17pred nama je prava zagonetka:
nikad je dosad nismo vidjeli. -
8:17 - 8:19Koja je vjerojatna slika
crne rupe u tom slučaju -
8:19 - 8:21i što da pretpostavimo
o strukturi crnih rupa? -
8:21 - 8:24Mogli bismo pokušati iskoristiti slike
iz simulacija koje smo napravili, -
8:24 - 8:27poput slike crne rupe
iz filma „Interstellar”, -
8:27 - 8:30no učinimo li to,
mogli bi nastati ozbiljni problemi. -
8:30 - 8:33Što ako bi se pokazalo da
Einsteinove teorije ne drže vodu? -
8:33 - 8:37I dalje bismo željeli točno
rekonstruirati što se događa. -
8:37 - 8:41Ako svoje algoritme previše baziramo
na Einsteinovim teorijama, -
8:41 - 8:44na kraju ćemo vidjeti samo ono
što i očekujemo da ćemo vidjeti. -
8:44 - 8:46Drugim riječima,
želimo ostaviti otvorenom mogućnost -
8:46 - 8:49da se u središtu naše galaktike
zapravo nalazi divovski slon. -
8:49 - 8:50(Smijeh)
-
8:50 - 8:53Različite vrste slika imaju
vrlo različite osobine. -
8:53 - 8:56Možemo lako razlikovati
simulacijske slike crne rupe -
8:56 - 8:59od onih koje svakodnevno snimamo
ovdje na Zemlji. -
8:59 - 9:02Treba nam način na koji bismo
algoritmima rekli kako slike izgledaju, -
9:02 - 9:05a da istovremeno previše ne namećemo
osobine jedne vrste slika. -
9:06 - 9:08Jedan od načina
na koji bismo to mogli riješiti -
9:08 - 9:11jest da ubacimo osobine
različitih vrsta slika -
9:11 - 9:15i vidimo kako pretpostavljena vrsta slike
utječe na naše rekonstrukcije. -
9:16 - 9:19Ako sve vrste slika dovode
do vrlo slične slike, -
9:19 - 9:21možemo biti sigurniji
-
9:21 - 9:25da naše pretpostavke ne idu
previše u prilog jednoj slici. -
9:26 - 9:28To je donekle kao da date isti opis
-
9:29 - 9:32trima različitim crtačima diljem svijeta.
-
9:32 - 9:34Nacrtaju li svi vrlo slična lica,
-
9:34 - 9:36možemo biti sigurni
-
9:36 - 9:40da njihovi crteži nisu previše uvjetovani
njihovom kulturom. -
9:40 - 9:43Jedan od načina na koji možemo pokušati
nametnuti različite osobine slike -
9:43 - 9:46jest korištenjem dijelova
postojećih slika. -
9:46 - 9:48Veliku zbirku slika
-
9:48 - 9:51rastavimo na male komadiće.
-
9:51 - 9:55Svaki od tih komadića pomalo
nalikuje dijelu slagalice. -
9:55 - 10:00Često viđenim dijelovima slagalice
koristimo se kako bismo složili sliku -
10:00 - 10:02koja je u skladu
s podacima naših teleskopa. -
10:03 - 10:07Različite vrste slika imaju vrlo
karakteristične skupove dijelova slagalice. -
10:07 - 10:10A što se događa kad s istim podacima,
-
10:10 - 10:14ali s različitim skupovima dijelova
slagalice pokušamo rekonstruirati sliku? -
10:14 - 10:19Započnimo s dijelovima slagalice
za simulaciju slike crne rupe. -
10:19 - 10:20U redu, ovo izgleda vjerojatno.
-
10:20 - 10:23Izgleda onako kako očekujemo
da crna rupa izgleda. -
10:23 - 10:24No jesmo li dobili takvu sliku
-
10:24 - 10:27jer smo uključili djeliće slika
simulacije crne rupe? -
10:27 - 10:29Pokušajmo s drugim skupom
dijelova slagalice, -
10:29 - 10:33koji potječe od astronomskih objekata
koji nisu povezani s crnom rupom. -
10:33 - 10:35U redu, dobivamo vrlo sličnu sliku.
-
10:35 - 10:37Što je s dijelovima koji potječu
od svakodnevnih slika, -
10:37 - 10:40kao što su one koje snimate
vlastitim fotoaparatom? -
10:41 - 10:43Odlično, dobivamo istu sliku.
-
10:43 - 10:47Kad dobijemo istu sliku
od svih raznih skupova dijelova slagalice, -
10:47 - 10:49možemo biti sigurniji
-
10:49 - 10:51da naše pretpostavke o slici
-
10:51 - 10:54ne utječu pretjerano na konačan rezultat.
-
10:54 - 10:57Usto, možemo i
isti skup dijelova slagalice, -
10:57 - 11:00kao što su oni koji potječu
od svakodnevnih slika, -
11:00 - 11:03upotrijebiti za rekonstrukciju
raznih izvornih slika. -
11:03 - 11:05Dakle, u našim simulacijama
-
11:05 - 11:08pretvaramo se da crna rupa izgleda kao
astronomski objekti koji nisu crna rupa -
11:08 - 11:12te kao svakodnevne slike,
kao što je slon u središtu naše galaktike. -
11:12 - 11:15Kad rezultati naših algoritama na dnu
izgledaju vrlo slično -
11:15 - 11:18pravoj slici simulacije na vrhu,
-
11:18 - 11:21možemo se početi pouzdavati
u te algoritme. -
11:21 - 11:23Ono što stvarno želim naglasiti jest
-
11:23 - 11:25da su sve ove slike nastale
-
11:25 - 11:28slaganjem djelića
svakodnevnih fotografija, -
11:28 - 11:30kao što su one koje biste fotografirali
vlastitim fotoaparatom. -
11:30 - 11:33Dakle, sliku crne rupe
koju nikad nismo vidjeli -
11:33 - 11:37naposljetku ćemo možda dobiti
od slika koje stalno viđamo – -
11:37 - 11:40slika ljudi, zgrada, stabala,
mačaka i pasa. -
11:40 - 11:43Takve ideje o dobivanju slika
omogućit će nam -
11:43 - 11:45da prvi put fotografiramo crnu rupu
-
11:45 - 11:48i, nadajmo se, potvrditi slavne teorije
-
11:48 - 11:50na koje se znanstvenici
svakodnevno oslanjaju. -
11:50 - 11:53No, naravno, takve se ideje
-
11:53 - 11:56ne bi mogle ostvariti
bez nevjerojatnog tima istraživača -
11:56 - 11:58s kojima imam čast raditi.
-
11:58 - 11:59I dalje me zadivljuje
-
11:59 - 12:03to što bi, iako sam počela rad na ovom
projektu bez predznanja o astrofizici, -
12:03 - 12:05ono što smo postigli
tom jedinstvenom suradnjom -
12:05 - 12:08moglo rezultirati prvim slikama crne rupe.
-
12:08 - 12:11No veliki projekti kao što je
Event Horizon Telescope -
12:11 - 12:14uspješni su zahvaljujući
interdisciplinarnoj stručnosti -
12:14 - 12:15različitih sudionika.
-
12:15 - 12:17Mi smo raznolika skupina astronoma,
-
12:17 - 12:19fizičara, matematičara i inženjera.
-
12:19 - 12:22To je ono što će uskoro omogućiti
-
12:22 - 12:25da postignemo nešto što se nekoć
smatralo nemogućim. -
12:25 - 12:27Htjela bih vas sve ohrabriti
da odavde iziđete -
12:27 - 12:29spremni pomicati granice znanosti,
-
12:29 - 12:33i onda kada se suočite s nečim
tako misterioznim kao što je crna rupa. -
12:33 - 12:34Hvala vam.
-
12:34 - 12:37(Pljesak)
- Title:
- Kako fotografirati crnu rupu
- Speaker:
- Katie Bouman
- Description:
-
U srcu Mliječne staze nalazi se supermasivna crna rupa koja crpi energiju iz vrtložnog diska vrućeg plina, usisavajući sve što joj se previše približi – čak i svjetlost. Ne možemo je vidjeti, ali njezin obzor događaja baca sjenu, a slika te sjene mogla bi nam pomoći odgovoriti na neka važna pitanja o svemiru. Znanstvenici su prvotno smatrali da bi za izradu takve slike bio potreban teleskop veličine Zemlje – sve dok Katie Bouman i tim astronoma nisu smislili pametnu alternativu. Saznajte više o tome kako možemo vidjeti i u mrklom mraku.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:51
Sanda L approved Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Sanda L accepted Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Sanda L edited Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Katarina Mikjel edited Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Katarina Mikjel edited Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Katarina Mikjel edited Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Katarina Mikjel edited Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Katarina Mikjel edited Croatian subtitles for How to take a picture of a black hole |