2023.08.26

TED要約:ブラックホールの写真の撮り方

marugotoyoten

アメリカのエンジニアであり、コンピュータサイエンティストであるカサリン・ルイーズ・ボウマンが「ブラックホールの写真の撮り方」について語りました。この動画の要点と要約をまとめました

スピーカー

カサリン・ルイーズ・ボウマン

専門分野:コンピュータイメージング
経歴:ブラックホールの画像化のためのアルゴリズム「CHIRP」の開発をリードし、ブラックホールの初めての画像を捉えたイベントホライズン望遠鏡チームのメンバーです。カリフォルニア工科大学で助教授として採用され、2020年に名誉教授に任命されました。2021年、小惑星291387Katieboumanは彼女の名前にちなんで名付けられました。

３つの要点

要点１
ブラックホールの最初の画像を捉えるためには、地球サイズの望遠鏡と高度なアルゴリズムを使用する必要がある。
要点２
ブラックホールの存在を証明するためには、ブラックホールの重力レンズ効果による光の輪を捉える必要がある。
要点３
ブラックホールの画像を捉える上での主な課題は、ブラックホールのイベントホライズンの小ささと地球からの距離である。

要約

ブラックホールの最初の画像を捉えるための探求
映画「インターステラー」では、ブラックホールの姿を垣間見ることができますが、それはコンピュータグラフィックの描写に過ぎません。ブラックホールは直接観測されたことはありませんが、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論を支持する証拠が存在しています。国際チームの科学者たちは、地球サイズの望遠鏡と高度なアルゴリズムを使用して、ブラックホールの最初の画像を捉えるために取り組んでいます。この取り組みは、中学生でも理解できるようにするために、地球からのブラックホールの膨大な距離と回折の制約を乗り越える必要があります。

ブラックホールの画像化の科学的背景
ブラックホールの存在の証拠を見るためには、天文学者たちが行った観測結果を見る必要があります。天の川銀河の中心に見えない物体を周回する星を観測することで、超巨大ブラックホールの存在が示されています。また、電波の波長を使ってズームインすることで、ブラックホールの重力レンズ効果による光の輪が見えます。この輪はイベントホライズンと呼ばれ、ブラックホールの存在を示すものです。この輪の画像を捉えることは、ブラックホールの存在を証明するだけでなく、アインシュタインの方程式の妥当性を示すものでもあります。

ブラックホールの画像化の課題
ブラックホールの画像を捉える上での主な課題は、その大きさと距離です。ブラックホールのイベントホライズンは非常に小さく、地球から見ると月の表面にあるオレンジとほぼ同じ大きさです。この小ささのため、地球サイズの望遠鏡を使うことは不可能です。しかし、イベントホライズン望遠鏡プロジェクトでは、世界中の望遠鏡を結びつけて、ブラックホールのイベントホライズンの構造を再現する計算望遠鏡を作成しています。

ブラックホールの画像化におけるアルゴリズムの役割
ブラックホールの最初の画像を捉えるための探求において、アルゴリズムは重要な役割を果たしています。アルゴリズムは、望遠鏡から収集されたノイズの多いデータを組み合わせてブラックホールの画像を再構成します。さまざまな種類の画像から派生したピースを組み合わせることで、偏見のない結果を得ることができます。再構成された画像と元のシミュレーションを比較することで、アルゴリズムの正確性を検証することができます。この学際的な取り組みは、ブラックホールの画像化という見えない課題を現実のものにするために、天文学者、物理学者、数学者、エンジニアなどが協力して行われています。

▼今回の動画