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2- title : " ケーススタディ:世界初のブラックホール画像"
2+ title : ケーススタディ:世界初のブラックホール画像
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15- cite="https://www.youtube.com/watch?v=BIvezCVcsYs "
16- by="* カリフォルニア工科大学 計算・数理学部 * のKatie Bouman助教授"
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16+ by="_ カリフォルニア工科大学 計算・数理学部_のKatie Bouman助教授"
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18- M87ブラックホールを画像化することは、見ることのできないものを、あえて見ようとするようなものです。
18+ M87ブラックホールを画像化することは、見ることのできないものを、あえて見ようとするようなものです。
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2020
2121## 地球大の望遠鏡
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2323[ Event Horizon telescope(EHT)] ( https:/eventhorizontelescope.org ) は、地球サイズの解析望遠鏡を形成する8台の地上型電波望遠鏡から成るシステムで、これまでに前例のない感度と解像度で宇宙を研究することができます。 超長基線干渉法(VLBI) と呼ばれる手法を用いた巨大な仮想望遠鏡の角度分解能は、[ 20マイクロ秒] [ resolution ] で、ニューヨークにある新聞をパリの歩道のカフェから読むのに十分な解像度です!
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25+ [ resolution ] : https://eventhorizontelescope.org/press-release-april-10-2019-astronomers-capture-first-image-black-hole
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2527### 主な目標と結果
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27- * ** 宇宙の新しい見方:** EHTの画期的な考え方の基礎が築かれたのは、100年前に [ Sir Arthur Eddington] [ eddington ] がアインシュタインの一般相対性理論に沿った最初の観測を実施したことが始まりでした。
29+ - ** 宇宙の新しい見方:** EHTの画期的な考え方の基礎が築かれたのは、100年前に [ Sir Arthur Eddington] [ eddington ] がアインシュタインの一般相対性理論に沿った最初の観測を実施したことが始まりでした。
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29- * ** ブラックホール:** EHTは、おとめ座銀河団のメシエ87銀河 (M87) の中心にある、地球から約5500万光年の距離にある超巨大ブラックホールを観測しました。 その質量は、太陽の65億倍です。 [ 100年以上] ( https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7385 ) に渡る研究が行われてもなお、これまでに視覚的にブラックホールを観測できたことはありませんでした。
31+ - ** ブラックホール:** EHTは、おとめ座銀河団のメシエ87銀河 (M87) の中心にある、地球から約5500万光年の距離にある超巨大ブラックホールを観測しました。 その質量は、太陽の65億倍です。 [ 100年以上] ( https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7385 ) に渡る研究が行われてもなお、これまでに視覚的にブラックホールを観測できたことはありませんでした。
3032
31- * ** 観測と理論の比較:** 科学者たちの間で、アインシュタインの一般相対性理論から、重力による光の曲げや光の捕獲による影のような領域が観測できるのではないかと期待されていました。 これはブラックホールの巨大な質量を測定するために利用することができます。
33+ - ** 観測と理論の比較:** 科学者たちの間で、アインシュタインの一般相対性理論から、重力による光の曲げや光の捕獲による影のような領域が観測できるのではないかと期待されていました。 これはブラックホールの巨大な質量を測定するために利用することができます。
34+
35+ [ eddington ] : https://en.wikipedia.org/wiki/Eddington_experiment
3236
3337### 課題
3438
35- * ** 大規模な計算**
39+ - ** 大規模な計算**
3640
37- EHTは膨大なデータ処理の課題を抱えていました。 大気の位相変動は急速で、記録帯域の幅は大きく、望遠鏡はそれぞれ異なっていて地理的にも分散しています。
41+ EHTは膨大なデータ処理の課題を抱えていました。 大気の位相変動は急速で、記録帯域の幅は大きく、望遠鏡はそれぞれ異なっていて地理的にも分散しています。
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39- * ** 大量のデータ**
43+ - ** 大量のデータ**
4044
41- EHTは一日で350テラバイトを超える観測データを生成し、ヘリウムで満たされたハードドライブに保存しています。 この大量のデータとデータの複雑さを軽減することは非常に難しいことです。
45+ EHTは一日で350テラバイトを超える観測データを生成し、ヘリウムで満たされたハードドライブに保存しています。 この大量のデータとデータの複雑さを軽減することは非常に難しいことです。
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43- * ** よくわからないものを観測する**
47+ - ** よくわからないものを観測する**
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45- 今までに見たことのないものを見るのが研究の目標なら、どうやって科学者はその画像が正しいと確信することができるのでしょうか?
49+ 今までに見たことのないものを見るのが研究の目標なら、どうやって科学者はその画像が正しいと確信することができるのでしょうか?
4650
4751{{< figure
4852 src="/images/content_images/cs/dataprocessbh.png"
@@ -68,14 +72,20 @@ EHTの共同研究では、最先端の画像再構成技術を使用して、
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7074例えば、 [ ` eht-imaging ` ] [ ehtim ] というPython パッケージは VLBI データで画像の再構築をシミュレートし、実行するためのツールです。 NumPyは、以下のソフトウェア依存関係チャートで示されているように、このパッケージで使用される配列データ処理の中核を担っています。
75+ NumPyは、以下のソフトウェア依存関係チャートで示されているように、このパッケージで使用される配列データ処理の中核を担っています。
7176
7277{{< figure
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7479 alt="ehtim dependency map highlighting numpy"
7580 title="NumPyの中心としたehtimのソフトウェア依存図"
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78- NumPyだけでなく、[ SciPy] ( https://scipy.org ) や[ Pandas] ( https://pandas.pydata.org ) などのパッケージもブラックホール画像化におけるデータ処理パイプラインに利用されています。 天文学の標準的なファイル形式や時間/座標変換 は[ Astropy] [ astropy ] で実装され、ブラックホールの最終画像の生成を含め、解析パイプライン全体でのデータ可視化には [ Matplotlib] [ mpl ] が利用されました。
83+ [ ehtim ] : https://github.com/achael/eht-imaging
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85+ NumPyだけでなく、[ SciPy] ( https://www.scipy.org ) や[ Pandas] ( https://pandas.io ) などのパッケージもブラックホール画像化におけるデータ処理パイプラインに利用されています。 天文学の標準的なファイル形式や時間/座標変換 は[ Astropy] [ astropy ] で実装され、ブラックホールの最終画像の生成を含め、解析パイプライン全体でのデータ可視化には [ Matplotlib] [ mpl ] が利用されました。
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87+ [ astropy ] : https://www.astropy.org/
88+ [ mpl ] : https://matplotlib.org/
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8090## まとめ
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