ブラックホールの実際の画像を初めて撮影できる日が来るかもしれない

人類はこれまで実際にブラックホールを肉眼で見たことがない。MITの大学院生ケイティ・バウマン氏とそのチームが開発した新しいコンピューターアルゴリズムが、この状況を変えるかもしれない。

ブラックホールは驚くほど小さいため、観察するには巨大な望遠鏡が必要です。BBCニュースに掲載された記事によると、天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールの直径は太陽の約 17 倍ですが、距離は 25,000 光年あります。これはかなり遠い距離です。観察したいものが小さく、遠くにあるほど、必要な望遠鏡は大きくなります。

「地球全体と同じ大きさの望遠鏡があれば、ブラックホールがどんなものか写真に撮れるだろう」と、ボウマン氏はポピュラーサイエンス誌に語った。しかし、私たちにはそれほど大きな望遠鏡を置くスペースはない。その代わりに、イベント・ホライズン・テレスコープ・プロジェクトが運営する望遠鏡群が、地球上に散らばる多数の望遠鏡から同時にデータを取得し、科学者たちはそのすべてのデータをまるで1つの巨大な望遠鏡を見ているかのように組み合わせる。これは超長基線干渉法（VLBI）と呼ばれる方法だ。次の課題は、地球の大気によって乱雑になり、異なる時間に受信されたその乱雑なデータを、どうやってきれいな写真に変えるのだろうか。

MIT グループの CHIRP (パッチ プライアを使用した連続高解像度画像再構成) アルゴリズムは、この問題を解決することを目的としています。CHIRP は、宇宙からの他の多くの画像を参照として使用し、望遠鏡からのデータに最も一致する一種のモザイクを作成します。VLBI データがどのようなものかを判断する他のアルゴリズムもありますが、それらのアルゴリズムでは画像がぼやけたり、大量の VLBI データの処理に苦労したりします。CHIRP は、実際に重要なデータと不要なデータを見分けるのが得意で、練習データを鮮明な画像に変換する点では競合製品よりも優れています。

科学者たちは、イベント・ホライズン・テレスコープのデータをすべて入手することを楽しみにしており、ブラックホールが時間とともにどのように変化するか、あるいは磁場など、他の要素も考慮してアルゴリズムを更新し続ける予定だ。「最終的には、ブラックホールに飲み込まれる物質の動画を作れるようになるかもしれない」と、この論文に携わったマイケル・ジョンソン氏はポピュラーサイエンス誌に語った。そうなることを期待しよう。

ブーマン氏はテストデータとその他のツールをオンラインで公開しており、意欲的なプログラマーはイベント ホライズン テレスコープのデータを解析する独自のアルゴリズムを作成できる。彼女自身は物理学ではなくコンピューティングのバックグラウンドを持っており、ブラックホールの画像化は物理学者以外の人々の助けを借りて解決できる重要な問題だと感じている。

「最終的には、計算画像処理やコンピュータービジョンのコミュニティの人々にも、この問題に取り組むよう刺激を与えたいと思っています。」

研究者らは6月に開催されるコンピュータービジョンおよびパターン認識カンファレンスでそのアルゴリズムを披露する予定だ。