Hogy fényképezzünk le egy fekete lyukat?
-
0:01 - 0:03A Csillagok között c. filmben
-
0:03 - 0:06testközelből megszemlélhetünk
egy óriási fekete lyukat. -
0:07 - 0:09A fekete lyuk erős gravitációs vonzása
-
0:09 - 0:11fénylő gázokkal a háttérben
-
0:11 - 0:12a fényt gyűrűvé hajlítja.
-
0:12 - 0:15De ez nem valódi fénykép,
-
0:15 - 0:16hanem számítógépes grafika,
-
0:16 - 0:20amely művészi ábrázolás arról,
milyen lehet egy fekete lyuk. -
0:20 - 0:22Száz éve
-
0:22 - 0:25Albert Einstein először ismertette
általános relativitáselméletét. -
0:25 - 0:27Az azóta eltelt években
-
0:27 - 0:30a tudósok sok bizonyítékkal
támasztották alá. -
0:30 - 0:33De az elméletileg megjósolt
egyik dolgot, a fekete lyukat, -
0:33 - 0:35közvetlenül még nem sikerült megfigyelni.
-
0:35 - 0:38Bár némi fogalmunk van róla,
milyen lehet a fekete lyuk, -
0:38 - 0:41eddig még nem fotóztuk le.
-
0:41 - 0:45Ám talán meglepőnek hangzik,
a helyzet hamarosan megváltozhat. -
0:45 - 0:49Pár éven belül lehet, hogy meglátjuk
a fekete lyukat ábrázoló első fotót. -
0:50 - 0:52Az első kép kutatók nemzetközi csapatának,
-
0:52 - 0:55egy Föld-méretű távcsőnek
s egy algoritmusnak lesz köszönhető, -
0:55 - 0:58amely összerakja a végleges képet.
-
0:58 - 1:01Noha ma nem tudok valódi képet
mutatni egy fekete lyukról, -
1:02 - 1:03azért röviden ismertetem
-
1:03 - 1:06az első kép készítésére
tett erőfeszítéseket. -
1:07 - 1:09Katie Boumannak hívnak,
-
1:09 - 1:11az MIT PhD-hallgatója vagyok.
-
1:12 - 1:14A számítógép-tudományi laborban kutatok,
-
1:14 - 1:16ahol fotókat és videókat átnéző
számítógépeket fejlesztünk. -
1:17 - 1:19Ugyan nem vagyok csillagász,
-
1:19 - 1:20de azért bemutatom,
-
1:20 - 1:23mivel járulok hozzá e nagyszerű munkához.
-
1:23 - 1:26Ha ma este elhagyják a város fényeit,
-
1:26 - 1:29talán szerencséjük lesz, és megpillantják
-
1:29 - 1:30a Tejút lenyűgöző látványát.
-
1:30 - 1:33Ha behatolhatnánk
a milliónyi csillag közé, -
1:33 - 1:3626 000 fényévnyire
a spirál alakú Tejút közepe felé, -
1:36 - 1:39pont a középen elérnénk
egy csillaghalmazhoz. -
1:40 - 1:43A galaktikus porfelhőn infravörös
távcsővel áthatolva -
1:43 - 1:46a csillagászok e csillagokat
már több mint 16 éve kémlelik. -
1:47 - 1:50A leglátványosabbat viszont nem látják.
-
1:51 - 1:53A csillagok egy láthatatlan
objektum körül keringenek. -
1:54 - 1:56E csillagok pályáját elemezve
-
1:56 - 1:58a csillagászok arra következtetnek,
-
1:58 - 2:01hogy a mozgást okozó elég kicsi,
de nagy tömegű test nem más, -
2:01 - 2:03mint egy óriási sűrűségű fekete lyuk,
-
2:03 - 2:07ami oly sűrű, hogy mindent beszippant,
ami túl közel vetődik hozzá. -
2:07 - 2:08Még a fényt is.
-
2:08 - 2:11Mi történne, ha még jobban
ki tudnánk nagyítani a képet? -
2:11 - 2:15Meglátnánk-e valamit,
ami eredendően láthatatlan? -
2:17 - 2:20Kiderül, hogy ha a nagyítást
a rádióhullámok tartományában végezzük, -
2:20 - 2:22fénygyűrű látványára számíthatunk,
-
2:22 - 2:24amelyet a fekete lyuk körül
örvénylő forró plazma -
2:24 - 2:25
gravitációs fókuszálása okoz. -
2:26 - 2:27Azaz,
-
2:27 - 2:30a fekete lyuk árnyékot vet
a fényes anyag hátterére, -
2:30 - 2:32ezzel egy sötét gömböt metszve ki.
-
2:32 - 2:35E fényes gyűrű feltárja
a fekete lyuk eseményhorizontját, -
2:36 - 2:38ahol a gravitációs vonzás akkora,
-
2:38 - 2:40hogy még a fény sem szabadul ki.
-
2:40 - 2:43Einstein egyenletei megadják
a gyűrű méretét és alakját, -
2:43 - 2:45ezért a lefényképezése
nemcsak klassz lenne, -
2:46 - 2:48hanem igazolná,
hogy az egyenletek érvényesek -
2:48 - 2:51a fekete lyuk körüli
különleges viszonyok közt is. -
2:51 - 2:53De a fekete lyuk oly messze van tőlünk,
-
2:53 - 2:56hogy a Földről a gyűrű
elképesztő kicsinek látszik: -
2:57 - 3:00akkorának, mint egy narancs
a Hold felszínén. -
3:01 - 3:04Ezért a fényképezése nagyon nehéz.
-
3:05 - 3:06Hogy miért?
-
3:07 - 3:09Az egész egy egyszerű
egyenletre vezethető vissza. -
3:10 - 3:12A fényelhajlás jelensége miatt
-
3:12 - 3:14alapvető korlátai vannak annak,
-
3:14 - 3:16hogy mi a legkisebb méretű,
még látható tárgy. -
3:17 - 3:20Az egyenlet szerint,
hogy egyre kisebb tárgyakat lássunk, -
3:20 - 3:23növelnünk kell távcsövünk méretét.
-
3:23 - 3:26De még a legerősebb földi
optikai távcsővel sem érjük el -
3:26 - 3:29a kellő felbontást
-
3:29 - 3:30a Hold felszínének lefényképezéséhez.
-
3:31 - 3:34Ez a legnagyobb felbontású kép,
amelyet valaha -
3:34 - 3:36a Holdról készítettek a Földről nézve.
-
3:36 - 3:38Kb. 13 000 pixel felbontású,
-
3:38 - 3:43s mégis, minden pixelben
több mint 1,5 millió narancs férne el. -
3:43 - 3:45Milyen nagy távcső kellene ahhoz,
-
3:45 - 3:48hogy meglássunk egy narancsot
a Hold felszínén, -
3:48 - 3:50vagy célpontunkat,
a fekete lyukat az égbolton? -
3:50 - 3:53Ha egy kicsit bűvészkedünk a számokkal,
-
3:53 - 3:55kiderül, hogy akkora távcső kellene,
-
3:55 - 3:56mint amekkora maga a Föld.
-
3:56 - 3:57(Nevetés)
-
3:57 - 3:59Ha Föld-méretű távcsövet építenénk,
-
3:59 - 4:02csak akkor pillanthatnánk meg
-
4:02 - 4:04a fekete lyuk
eseményhorizontját jelző fénygyűrűt. -
4:05 - 4:08Bár a kép nem tartalmazná
a számítógépes grafika kínálta -
4:08 - 4:09valamennyi részletet,
-
4:09 - 4:12módot adna rá, hogy az első
megbízható pillantást vethessük -
4:12 - 4:14egy fekete lyuk környezetére.
-
4:14 - 4:16Nem vitás,
-
4:16 - 4:19hogy Föld-méretű parabolaantennát
lehetetlen építeni. -
4:20 - 4:22De Mick Jagger ismert szavaival szólva:
-
4:22 - 4:24"Nem mindig kaphatod meg,
amit szeretnél, -
4:24 - 4:25de ha néha megpróbálod,
-
4:25 - 4:27tán megkapod, amire szükséged van."
-
4:27 - 4:29Ha a világ távcsöveit összekapcsoljuk
-
4:29 - 4:33az "Eseményhorizont Távcső"
együttműködés keretében, -
4:33 - 4:36Föld-méretű számítási távcső keletkezik,
-
4:36 - 4:39amely a fekete lyuk
eseményhorizontja nagyságrendű -
4:39 - 4:40felbontásra képes.
-
4:40 - 4:43Ezzel a távcsőhálózattal
az első képek a fekete lyukról -
4:43 - 4:452017-re várhatók.
-
4:45 - 4:48A világméretű hálózatban
az összes távcső együttműködik. -
4:49 - 4:51Atomórák pontos időzítése révén
-
4:51 - 4:54a kutatócsoportok minden látványnál
befagyasztják a fényt -
4:54 - 4:57több ezer terabyte adat összegyűjtésével.
-
4:57 - 5:02Az adatokat aztán itt,
Massachusettsben dolgozzák föl. -
5:02 - 5:03Miképpen?
-
5:04 - 5:07Emlékszenek, hogy a fekete lyuk
megpillantásához -
5:07 - 5:10Föld-méretű távcsövet kellene építenünk?
-
5:10 - 5:12Tegyük föl, hogy tudnánk
-
5:12 - 5:14ilyen Föld-méretű távcsövet készíteni.
-
5:14 - 5:16Ez egy kissé olyan lenne, mintha a Földet
-
5:16 - 5:18hatalmas forgó diszkógömbbé változtatnánk.
-
5:19 - 5:21Minden egyes tükör fényt gyűjtene,
-
5:21 - 5:23amelyet aztán képpé állítanánk össze.
-
5:23 - 5:26Tegyük föl, hogy eltávolítanánk
a tükrök zömét, -
5:26 - 5:28és csak pár darab maradna.
-
5:28 - 5:31Még mindig össze tudnánk
belőle hozni az információt, -
5:31 - 5:32bár sok lyuk maradna.
-
5:33 - 5:36A maradék tükrök megfelelnek
a távcsöves helyeknek. -
5:37 - 5:41Hihetetlenül kevés mérésből
kell összeállítanunk a képet. -
5:42 - 5:45Bár csak kevés távcsőhelyen
gyűjtjük a fényt, -
5:45 - 5:48ahogy a Föld forog,
új mérési adatok is előkerülnek, -
5:49 - 5:53azaz a diszkógömb forgásakor
a tükrök változtatják a helyüket, -
5:53 - 5:55és a kép más-más részét figyelhetjük meg.
-
5:56 - 6:00Képalkotó algoritmusunk kipótolja
a diszkógömb hiányzó részeit, -
6:00 - 6:02hogy így építse újra a fekete lyuk
valódi képét. -
6:03 - 6:05Ha bolygónkon mindenütt volna távcsövünk,
-
6:05 - 6:07azaz teljes diszkógömbünk,
-
6:07 - 6:08a feladat egyszerű lenne.
-
6:09 - 6:11De most csak néhány részletet látunk,
-
6:11 - 6:14s ezért végtelen számú képünk lehet,
-
6:14 - 6:17amelyek mind következnek
a távcsöves mérések eredményeiből. -
6:17 - 6:20Ám nem minden kép egyenrangú.
-
6:21 - 6:25Némelyikük jobban hasonlít
az elképzelt képre. -
6:25 - 6:28Szerepem a fekete lyukról
készítendő első képben annyi, -
6:28 - 6:31hogy a mérésekkel egybevágó,
legindokoltabb képet megtalálni képes -
6:32 - 6:34algoritmusokat megtervezzem.
-
6:35 - 6:37Ahogy a bűnügyi fantomkép-rajzoló
-
6:37 - 6:42az arc szerkezetéről szóló hiányos
leírást használva összerakja a képet, -
6:42 - 6:46az általam fejlesztett képalkotó
algoritmusok hiányos mérési adatokból -
6:46 - 6:49olyan képhez vezetnek, amely hasonlít,
univerzumunk e képződményére. -
6:50 - 6:54Az algoritmusokkal
szórványos, zajos adatokból -
6:54 - 6:55rakhatjuk össze a képeket.
-
6:56 - 7:00Itt szimulált adatokból készített
minta-rekonstrukció látható, -
7:00 - 7:02mintha távcsövünket
-
7:02 - 7:04a galaxisban lévő
fekete lyukra szegeznénk. -
7:05 - 7:09Ez csak szimuláció,
de a rekonstrukció reményt keltő, -
7:09 - 7:13hogy nemsokára meglesz az első képünk,
-
7:13 - 7:15és belőle meghatározhatjuk
a gyűrű méretét. -
7:16 - 7:19Noha szívesen részletezném
az algoritmust, -
7:19 - 7:22szerencséjükre, erre nincs időm.
-
7:22 - 7:24De röviden fölvázolom,
-
7:24 - 7:26milyennek képzeljük az univerzumot,
-
7:26 - 7:30és ebből hogyan rekonstruáljuk
és igazoljuk az eredményeinket. -
7:30 - 7:33Mivel végtelen számú
lehetséges képünk van, -
7:33 - 7:35amelyek tökéletesen egybevágnak
a mérésekkel, -
7:35 - 7:37valahogy választanunk kell közülük.
-
7:38 - 7:40Ehhez rangsoroljuk a képeket,
-
7:40 - 7:43mennyire hasonlítanak
a fekete lyuk feltételezett képére, -
7:43 - 7:45majd kiválasztjuk a legvalószínűbbet.
-
7:45 - 7:47Ez pontosan hogyan értendő?
-
7:48 - 7:50Tegyük föl, hogy modellezni szeretnénk,
-
7:50 - 7:53mennyire valószínű egy kép
előfordulása a Facebookon. -
7:53 - 7:55Azt kellene a modellnek mondania,
-
7:55 - 7:58hogy kétséges, hogy valaki ilyen szemcsés
képet tesz föl, mint a bal oldali, -
7:58 - 8:01s elég valószínű, hogy egy ilyen szelfit,
-
8:01 - 8:02mint a jobb felől láthatót.
-
8:02 - 8:04A középső kép elmosódott,
-
8:04 - 8:06s bár nagyobb valószínűséggel
láthatjuk a Facebookon, -
8:06 - 8:08mint a szemcsés képet,
-
8:08 - 8:10de kisebb valószínűséggel, mint a szelfit.
-
8:10 - 8:13De a fekete lyukak képeinél
-
8:13 - 8:16igazi rejtéllyel kerülünk szembe,
hiszen azokat még sohasem láttuk. -
8:17 - 8:19Ez esetben vajon milyen lehet a képe,
-
8:19 - 8:21és milyennek föltételezzük a szerkezetét?
-
8:21 - 8:25Megkísérelhetjük fölhasználni
a képet a szimulációból, -
8:25 - 8:26pl. a Csillagok között c. filmből,
-
8:27 - 8:30de ez több problémát vetne föl.
-
8:30 - 8:33Mi van, ha Einstein elmélete
nem helytálló? -
8:33 - 8:37Továbbra is azt szeretnénk felidézni,
hogy mi történt valójában. -
8:38 - 8:41Ha algoritmusunkat túlságosan
Einstein egyenleteire építjük, -
8:41 - 8:43akkor pontosan azt fogjuk látni,
amire számítunk. -
8:44 - 8:46Tehát nyitva kell hagyni
annak lehetőségét, -
8:46 - 8:49hogy galaxisunk közepében
esetleg egy óriási elefánt van. -
8:49 - 8:50(Nevetés)
-
8:50 - 8:53A különböző képfajtáknak nagyon
eltérők a tulajdonságaik. -
8:53 - 8:56Könnyen meg tudjuk különböztetni
a szimulációs képeket -
8:56 - 8:58a Földről készített képektől.
-
8:59 - 9:02Valahogy meg kell mondanunk
az algoritmusnak, milyenek a képek, -
9:02 - 9:05bármely képi jellemző
túlhangsúlyozása nélkül. -
9:06 - 9:08Erre az egyik módszer,
-
9:08 - 9:11hogy különféle képek
jellemzőivel látjuk el, -
9:11 - 9:15és megnézzük a föltételezett képtípus
hatását a rekonstrukcióra. -
9:16 - 9:19Ha minden képtípus
hasonló képet állít elő, -
9:19 - 9:21akkor biztosabbak lehetünk benne,
-
9:21 - 9:25hogy a készülő feltételezett képek
nem nagyon torzítanak. -
9:26 - 9:29Ez egy kicsit olyan, mintha a világ
három fantomkép-rajzolójának -
9:29 - 9:31ugyanazt a leírást adnánk meg.
-
9:32 - 9:34Ha mindhárman egymásra
nagyon hasonlító képet készítenek, -
9:34 - 9:36akkor biztosabbak lehetünk benne,
-
9:36 - 9:40hogy kultúrájukból eredő elfogultságuk
rajzaikra nem nyomja rá bélyegét. -
9:40 - 9:43Egy másik módszer,
-
9:43 - 9:46ha meglévő képek darabkáit használjuk föl.
-
9:46 - 9:47Rengeteg képet
-
9:47 - 9:51fölszabdalunk kis képrészletekre.
-
9:51 - 9:55Majd a képrészleteket úgy foghatjuk
föl, mint a kirakós játékot. -
9:55 - 10:00Az ismert kirakóst
olyan képpé rakjuk össze, -
10:00 - 10:02amely megfelel a mérési eredményeinknek.
-
10:03 - 10:06A különféle képtípusoknak nagyon
eltérő kirakós darabjai vannak. -
10:07 - 10:10Mi történik, ha ugyanahhoz az adathoz
-
10:10 - 10:13a rekonstrukció folyamán más-más
kirakós darabkákat rendelünk hozzá? -
10:14 - 10:18Kezdjük a szimulációs kirakós darabkákkal!
-
10:19 - 10:20Elfogadhatónak látszik.
-
10:20 - 10:23Ilyennek képzeljük a fekete lyukat.
-
10:23 - 10:24De vajon azért jutottunk e képhez,
-
10:24 - 10:27mert a szimulációs
képecskéket tápláltuk be? -
10:27 - 10:29Válasszunk másik kirakós képhalmazt,
-
10:29 - 10:32most csillagászati,
nem feketelyuk-objektumokról. -
10:33 - 10:35Hasonló képhez jutunk.
-
10:35 - 10:38Mi a helyzet a nap mint nap
látható képek esetében, -
10:38 - 10:40amiket mi magunk fotózunk?
-
10:41 - 10:43Remek, ugyanazt a képet kapjuk!
-
10:43 - 10:47Ha különféle képhalmazból
ugyanazt a képet kapjuk, -
10:47 - 10:49már kissé biztosabbak lehetünk benne,
-
10:49 - 10:51hogy a képekre vonatkozó föltevésünk
-
10:51 - 10:53nem torzítja túlságosan a kész képet.
-
10:54 - 10:57Van még egy módszer: ugyanazokból
a kirakós darabkákból, -
10:57 - 11:00pl. a nap mint nap készített fotókból
-
11:00 - 11:03sokféle forrásképet rekonstruálhatunk.
-
11:03 - 11:06Szimulációnkban föltesszük,
hogy a fekete lyuk -
11:06 - 11:08hasonlít a csillagászati
nem feketelyuk-objektumokra, -
11:08 - 11:12ahogy a szokásos képek hasonlítanak
a galaxis közepén lévő elefántra. -
11:12 - 11:15Ha algoritmusunk lenti eredményei
nagyon hasonlítanak -
11:15 - 11:18a szimulációnak a dián
fönt látható valódi képére, -
11:18 - 11:20akkor biztosabbak lehetünk
az algoritmusunkban. -
11:21 - 11:23Hangsúlyozom, hogy minden képet
-
11:23 - 11:25úgy hoztunk létre,
-
11:25 - 11:28hogy olyan szokásos fotók
darabkáit raktuk össze, -
11:28 - 11:30amilyeneket saját fényképezőgépünkkel
is készíthetünk. -
11:30 - 11:33A sohasem látott fekete lyuk képe
-
11:33 - 11:37megalkotható a nap mint nap látható
képek részleteinek összerakásával. -
11:37 - 11:40Ezek emberek, házak, fák,
macskák, kutyák képei. -
11:40 - 11:43Az ilyen képalkotási elvek
lehetővé teszik, -
11:43 - 11:45hogy elsőként készítsünk
képet a fekete lyukról, -
11:45 - 11:48s igazolhassuk a tudósok
mindennapi munkája alapjául szolgáló -
11:48 - 11:50híres elméleteket.
-
11:50 - 11:53De az ilyen képalkotási ötletek
kidolgozása nem lett volna lehetséges -
11:54 - 11:55kutatók ragyogó csapata nélkül,
-
11:55 - 11:58amilyennel magamnak is
megtiszteltetés dolgozni. -
11:58 - 11:59Örömmel tölt el,
-
11:59 - 12:03hogy bár asztrofizikai tudás
nélkül kapcsolódtam a munkába, -
12:03 - 12:05e kivételes együttműködés révén elértük,
-
12:05 - 12:08hogy elsőként készíthetünk
képet egy fekete lyukról. -
12:08 - 12:11De az Eseményhorizont Távcsőhöz
hasonló nagy kezdeményezések sikere -
12:11 - 12:13a különböző területekről
érkező szakemberek közös -
12:13 - 12:16interdiszciplináris ismereteinek
köszönhető. -
12:16 - 12:18Csillagászok, fizikusok, matematikusok
-
12:18 - 12:19és mérnökök olvasztótégelye vagyunk.
-
12:19 - 12:22Ez teszi hamarosan lehetővé,
-
12:22 - 12:24amit valaha lehetetlennek hittünk.
-
12:25 - 12:27Mindenkit arra szeretnék ösztönözni,
-
12:27 - 12:29hogy segítsen tágítani a tudomány határait
-
12:29 - 12:33még akkor is, ha elsőre olyan rejtélyesnek
látszik, mint egy fekete lyuk. -
12:33 - 12:34Köszönöm.
-
12:34 - 12:37(Taps)
- Title:
- Hogy fényképezzünk le egy fekete lyukat?
- Speaker:
- Katie Bouman
- Description:
-
A Tejút közepén van egy nagyon tömör fekete lyuk, amelyet forró pörgő gázkorong táplál, és amely mindent beszippant, ami túl közel vetődik hozzá. Még a fényt is. Nem láthatjuk, de az eseményhorizontja árnyékot vet, s így az árnyék képe segíthet megválaszolni a világegyetemre vonatkozó néhány kérdést. A kutatók korábban úgy vélték, hogy ilyen felvételek készítéséhez Föld-méretű távcsőre van szükség, mígnem Katie Bouman és csapata egy másik, okos megoldást ajánlott. Tudjunk meg többet arról, hogyan lehet láthatóvá tenni az abszolút sötétséget.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:51
Csaba Lóki edited Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki commented on Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki approved Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki edited Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki edited Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki edited Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki edited Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole | ||
Csaba Lóki edited Hungarian subtitles for How to take a picture of a black hole |
Csaba Lóki
Talán nem rontottam el. :)