Третье измерение Вселенной: как «псевдо-3D» поможет расширить наше представление о галактиках и черных дырах

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В мире астрофизики, где бесконечность космоса встречается с ограниченностью человеческого восприятия, ученые постоянно ищут новые инструменты для расшифровки тайн мироздания. Недавно исследователи из Университета Миннесоты представили инновационный метод, способный перевернуть наше представление о далеких галактиках, черных дырах и других космических объектах. Речь идет о технологии реконструкции двумерных радиоизображений в «псевдо-3D кубы», открывающей перед нами третье измерение космических явлений.

До сих пор астрономы, работающие с радиотелескопами, сталкивались с проблемой «плоского» восприятия Вселенной. Радиоволны, улавливаемые этими инструментами, формировали лишь двухмерные картины, оставляя за кадром пространственную глубину изучаемых объектов. Представьте, что вы пытаетесь понять форму сложной скульптуры, имея перед собой лишь ее тень. Именно в такой ситуации находились ученые, изучающие структуру галактик, джеты черных дыр или распределение магнитных полей в космосе.

3D-куб, вольная интерпретация
3D-куб, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Новая технология, основанная на эффекте вращения Фарадея, позволяет преодолеть этот барьер. Поляризованные радиоволны, проходя через космическое пространство, меняют направление своей поляризации в зависимости от плотности и магнитных свойств среды. Анализируя эти изменения, ученые могут «рассчитать» расстояние, пройденное радиоволнами от источника до телескопа, и таким образом восстановить трехмерную структуру объекта.

2D проекции куба P западной доли Форнакса A, из полного фильма. Внизу слева: поляризованная интенсивность западной доли Форнакса А, из Anderson et al. (2021). Объект, заключенный в голубой прямоугольник, обсуждается в разделе 3.4.2. Вверху: вид сверху, т. е. проекция куба P(RA, Dec, Φ) на плоскость (RA, Φ). Справа: «вид сбоку», т. е. проекция куба P(RA, Dec, Φ) на плоскость (Dec, Φ). На обоих изображениях диапазон Φ составляет от -50 до +50 рад м-2. Ширина сглаживания составляет 5 рад м-2. Анимационная версия, вращающаяся по верхней и нижней левым панелям, доступна в Дополнительных данных. Анимация длится 14 секунд и проецирует кубы под углами обзора от 0 до 90 градусов вокруг осиRA. Метка оси Φ проецируется в одну позицию в начале анимации; она становится видимой по мере вращения куба. Цитирование: Lawrence Rudnick, C Anderson, W D Cotton, A Pasetto, E Alexander, M Tahani, Pseudo-3D visualization of Faraday structure in polarized radio sources: Methods, science use cases, and development priorities, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024;, stae2225, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2225
2D проекции куба P западной доли Форнакса A, из полного фильма. Внизу слева: поляризованная интенсивность западной доли Форнакса А, из Anderson et al. (2021). Объект, заключенный в голубой прямоугольник, обсуждается в разделе 3.4.2. Вверху: вид сверху, т. е. проекция куба P(RA, Dec, Φ) на плоскость (RA, Φ). Справа: «вид сбоку», т. е. проекция куба P(RA, Dec, Φ) на плоскость (Dec, Φ). На обоих изображениях диапазон Φ составляет от -50 до +50 рад м-2. Ширина сглаживания составляет 5 рад м-2. Анимационная версия, вращающаяся по верхней и нижней левым панелям, доступна в Дополнительных данных. Анимация длится 14 секунд и проецирует кубы под углами обзора от 0 до 90 градусов вокруг осиRA. Метка оси Φ проецируется в одну позицию в начале анимации; она становится видимой по мере вращения куба. Цитирование: Lawrence Rudnick, C Anderson, W D Cotton, A Pasetto, E Alexander, M Tahani, Pseudo-3D visualization of Faraday structure in polarized radio sources: Methods, science use cases, and development priorities, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024;, stae2225, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2225
Автор: L. Rudnick, C. Anderson, W. D. Cotton et al. Источник: academic.oup.com

Первые результаты применения «псевдо-3D» уже приносят сенсационные открытия. Оказывается, форма многих космических объектов значительно отличается от той, которую мы представляли, основываясь на двухмерных изображениях. Это ставит под вопрос некоторые устоявшиеся модели и теории, описывающие физические процессы в далеких галактиках и окрестностях черных дыр.

Поляризованная интенсивность центральной области PKS 2014-55, повернутой так, чтобы внутренний двойник был вертикальным. Слева: вид спереди, в плоскости неба. Справа: Вид сбоку, показывающий изменение Φ вдоль главной оси. Ширина сглаживания составляет 2,6 рад м-2 . Анимационная версия, вращающаяся по левой и правой панелям, доступна в Дополнительных данных. Анимация длится 10 секунд и проецирует кубы под углами обзора от 0 до 90 градусов вокруг главной оси. Цитирование: Lawrence Rudnick, C Anderson, W D Cotton, A Pasetto, E Alexander, M Tahani, Pseudo-3D visualization of Faraday structure in polarized radio sources: Methods, science use cases, and development priorities, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024;, stae2225, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2225
Поляризованная интенсивность центральной области PKS 2014-55, повернутой так, чтобы внутренний двойник был вертикальным. Слева: вид спереди, в плоскости неба. Справа: Вид сбоку, показывающий изменение Φ вдоль главной оси. Ширина сглаживания составляет 2,6 рад м-2. Анимационная версия, вращающаяся по левой и правой панелям, доступна в Дополнительных данных. Анимация длится 10 секунд и проецирует кубы под углами обзора от 0 до 90 градусов вокруг главной оси. Цитирование: Lawrence Rudnick, C Anderson, W D Cotton, A Pasetto, E Alexander, M Tahani, Pseudo-3D visualization of Faraday structure in polarized radio sources: Methods, science use cases, and development priorities, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024;, stae2225, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2225
Автор: L. Rudnick, C. Anderson, W. D. Cotton et al. Источник: academic.oup.com

Например, изучение выбросов вещества из активных ядер галактик с помощью «псевдо-3D» позволяет более точно определить направление и скорость движения этих потоков, а также их взаимодействие с окружающей средой. Это открывает новые возможности для понимания механизмов формирования галактик и эволюции сверхмассивных черных дыр.

Поляризованная интенсивность центральной области PKS 2014-55, повернутой так, чтобы внутренний двойник был вертикальным. Слева: вид спереди, в плоскости неба. Справа: Вид сбоку, показывающий изменение Φ вдоль главной оси. Ширина сглаживания составляет 2,6 рад м-2 . Анимационная версия, вращающаяся по левой и правой панелям, доступна в Дополнительных данных (см. оригинальное исследование). Анимация длится 10 секунд и проецирует кубы под углами обзора от 0 до 90 градусов вокруг главной оси. Цитирование: Lawrence Rudnick, C Anderson, W D Cotton, A Pasetto, E Alexander, M Tahani, Pseudo-3D visualization of Faraday structure in polarized radio sources: Methods, science use cases, and development priorities, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024;, stae2225, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2225
Поляризованная интенсивность центральной области PKS 2014-55, повернутой так, чтобы внутренний двойник был вертикальным. Слева: вид спереди, в плоскости неба. Справа: Вид сбоку, показывающий изменение Φ вдоль главной оси. Ширина сглаживания составляет 2,6 рад м-2. Анимационная версия, вращающаяся по левой и правой панелям, доступна в Дополнительных данных (см. оригинальное исследование). Анимация длится 10 секунд и проецирует кубы под углами обзора от 0 до 90 градусов вокруг главной оси. Цитирование: Lawrence Rudnick, C Anderson, W D Cotton, A Pasetto, E Alexander, M Tahani, Pseudo-3D visualization of Faraday structure in polarized radio sources: Methods, science use cases, and development priorities, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024;, stae2225, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2225
Автор: L. Rudnick, C. Anderson, W. D. Cotton et al. Источник: academic.oup.com

Технология «псевдо-3D» находится на начальном этапе развития, но ее потенциал огромен. В будущем она может быть применена для анализа данных, полученных с новых мощных радиотелескопов, таких как SKA (Square Kilometre Array), что позволит увидеть Вселенную в совершенно новом свете.

Можно с уверенностью сказать, что «псевдо-3D» открывает новую эру в радиоастрономии, обещая нам захватывающие открытия и переосмысление фундаментальных принципов устройства космоса.

1 комментарий

Va1ery_USSR
Если есть чёрная дыра, значит есть и белая.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Муравьед питается насекомыми, но его „объятия“ могут быть смертельными. Как он защищается от хищников

У гигантского муравьеда нет ни одного зуба. Он питается муравьями и термитами, не умеет быстро бегать на большие расстояния и большую часть дня проводит в поисках насекомых. Длинная морда,...

Как супервспышки на Солнце спасли молодую Землю от вечных льдов: новое объяснение теплого климата в архее

Около четырех миллиардов лет назад, в архейскую и катархейскую эры, Солнце излучало значительно меньше тепла, чем сегодня. Согласно моделям звездной эволюции, в ядре молодой звезды водород только...

Животные появились на 200 миллионов лет раньше: как они выжили на Земле-снежке

В науке о развитии жизни на Земле есть фундаментальное противоречие, которое десятилетиями разделяет геологов, палеонтологов и генетиков. Вопрос звучит просто: когда именно на нашей планете...

Почему динго не стали домашними собаками, хотя тысячи лет жили рядом с людьми

Если посмотреть на динго, трудно сразу понять, чем он отличается от обычной собаки. Рыжеватая шерсть, стоячие уши, вытянутая морда, пушистый хвост. Внешне он напоминает помесь нескольких знакомых...

Обзор программатора домофонных ключей RFID и iButton RW-1990 и TMC-02

Сделать дубликат домофонного ключа рано или поздно приходится многим владельцам квартир. Потеря, поломка или необходимость выдать ключ нескольким членам семьи — причины могут быть...

Побег от цивилизации с комфортом: что посмотреть на Азорских островах в осенний сезон

Рано или поздно каждый человек, оглядываясь, понимает: пора уходить от людей. В лес, в горы — неважно, главное, чтобы в радиусе километра надоедать могли только птички. Но в поисках...