jackbauer 2

Trous noirs : bientôt la première image !!

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il y a 53 minutes, jmr a dit :

Un commentaire intéressant sur l'apprentissage à partir de 30000 simulations :

"donc, si je comprends bien, on entraîne une IA avec des images issues d'une simulation (basée sans doute sur la théorie) et on est content parce que, surprise, l'image produite par l'IA correspond à la théorie... c'est quand même un peu curieux comme façon de faire...
peut-on au moins estimer la proportion du résultat due à l'observation et celle due à l'IA ?"

 

Déjà que j'ai du mal à comprendre comment on génère une image à partir des divers télescopes de EHT, alors si en plus on met de IA..

 

On a souvent l'image des aveugles qui touchent un éléphant pour la première fois :

aveugles-elephant.jpg.630c0004bb731f230b15ec4fcfce510c.jpg

 

Nos aveugles, c'est les différents télescopes !

Sauf que contrairement à l'histoire originale des aveugles où chacun tire sa propre conclusion fausse de ce qu'est un éléphant, ici nos aveugles se concertent et peuvent donc reconstruire une représentation globale de ce qu'ils ont touché, et donc plus proche de la réalité de ce qu'est un éléphant. C'est en gros ce qui a été fait lors de la première étude.

 

Maintenant, imaginons que nos aveugles donnent leurs informations à un portraitiste (l'IA) qui lui a une idée de ce à quoi doit ressembler un éléphant (parce que le portraitiste connait la théorie des éléphants). Le portraitiste va pouvoir faire un portrait robot de notre éléphant qui sera très ressemblant à l'image qu'en auraient obtenu nos aveugles s'ils avaient eu un appareil photo !

 

Bien évidemment, si les aveugles avaient touché un flamant rose, ou une panthère noire, en pensant qu'il s'agit d'un éléphant, le portraitiste aurait été incapable de délivrer un portrait robot censé d'un éléphant puisque les caractéristiques parcellaires obtenues par les aveugles ne rentrent pas dans la théorie de l'éléphant.

Les naturalistes (les astrophysiciens) qui auraient fait appel aux aveugles et au portraitiste devraient alors en conclure que soit ils se sont trompés sur ce qu'est un éléphant, soit qu'ils ont observé autre chose qu'un éléphant !

Donc dans le cas de notre trou noir, si il ne s'agissait pas d'un trou noir et de son environnement, ou qu'il n'en respectait pas les lois attendues, on le verrait.

 

Quelles précautions faut-il prendre ? Le risque est que notre portraitiste se laisse aller à rajouter des détails qui n'existent pas mais qui ne soient pas stupides dans le contexte de la théorie des éléphants. Eventuellement, le portraitiste pourra proposer plusieurs versions possibles de l'éléphant compatibles avec les observations des aveugles (ce qui est fait dans l'article).

Si on veut être scientifiquement honnête, on restreint le portrait de l'éléphant aux seuls éléments qui ont du sens du point de vue des aveugles. Par exemple, le portraitiste ne cherchera pas à fixer la couleur de l'éléphant !

C'est ce qui est fait dans l'article ! L'image générée par l'IA (notre portraitiste) est limitée à la résolution du réseau de télescopes (nos aveugles).

 

C'est une très belle étude et une belle application honnête de l'IA dans le champ scientifique. Il me semble.

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Oui, enfin là l'"IA"  se limite à appliquer une technique statistique (l'analyse des composantes principales) à partir des données de modélisation d'une part, et de l'EHT d'autre part.

C'est très différent des algorithmes génératifs genre Midjourney ou Dall-e qui fabriquent des images synthétiques à partir d'une vague description textuelle et d'un tas d'exemples.

 

ça va sans dire, mais il y a tellement de marketing en ce moment autour de ces trucs qu'il ne me semble pas inutile de le préciser.

 

 

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Il y a 2 heures, George Black a dit :

C'est une très belle étude et une belle application honnête de l'IA

 

Houais OK mais l'éléphant là... très mauvais exemple !!! : ça trompe énormément !!!!!

 

 

.... c'est bon j'y cours ==>

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Les observations datent de 2018 et on a les résultats 5 ans après !??

 

Communiqué de l'ESO en français :

https://www.eso.org/public/france/news/eso2305/?lang

 

Première image directe d'un trou noir expulsant un jet puissant

(extrait)

 

Pour la première fois, des astronomes ont observé, sur une même image, l'ombre du trou noir au centre de la galaxie Messier 87 (M87) et le puissant jet qui en est expulsé. Les observations ont été réalisées en 2018 avec des télescopes du Global Millimetre VLBI Array (GMVA), de l'Atacama Large Millimeter/subimeter Array (ALMA), dont l'ESO est partenaire, et du Greenland Telescope (GLT). Grâce à cette nouvelle image, les astronomes peuvent mieux comprendre comment les trous noirs peuvent propulser de tels jets énergétiques.

(...)

La nouvelle image publiée aujourd'hui montre précisément cela pour la première fois : comment la base d'un jet se connecte avec la matière tourbillonnant autour d'un trou noir supermassif. La cible est la galaxie M87, située à 55 millions d'années-lumière dans notre voisinage cosmique, et abritant un trou noir 6,5 milliards de fois plus massif que le Soleil. Les observations précédentes avaient permis d'obtenir des images séparées de la région proche du trou noir et du jet, mais c'est la première fois que ces deux caractéristiques sont observées ensemble. "Cette nouvelle image complète le tableau en montrant la région autour du trou noir et le jet en même temps", ajoute Jae-Young Kim de l'université nationale Kyungpook en Corée du Sud et de l'Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne.

L'image a été obtenue avec le GMVA, ALMA et le GLT, formant un réseau de radiotélescopes autour du globe travaillant ensemble comme un télescope virtuel de la taille de la Terre. Un réseau d'une telle ampleur permet de discerner de très petits détails dans la région entourant le trou noir de M87.

 

 

eso2305a.jpg

eso2305b.jpg

eso1907b.jpg

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Le 16/04/2023 à 18:57, George Black a dit :

On a souvent l'image des aveugles qui touchent un éléphant pour la première fois :

...

Nos aveugles, c'est les différents télescopes !

 

Magnifique métaphore que celle des aveugles qui touchent un éléphant !

 

Alors par contre, ils ne savent pas de quelle couleur il est. Si un jour quelqu'un leur dit que les éléphants roses ça n'existe pas, ils ne sauront pas évaluer la véracité du propos.

 

 

Quelle pourrait être la (ou les) propriété(s) d'un trou noir pour nos télescopes aveugles, qui correspondrait(aient) à la couleur de l'éléphant ?

Et ensuite quelle serait la valeur impossible de cette propriété, qui serait le rose pour la couleur de l'éléphant ?

 

Une idée ?

 

Edited by Gilles Pascal
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En remerciant mille fois Diziet Sma (ça sonne un peu métèque, non?), je me permets de rajouter à sa suite le résumé de l'article original traduit d'abord par google et ajusté au mieux de ma part. Pour ceux qui ne sont pas abonné à Pour la Science.

 

https://arxiv.org/abs/2112.07649

H: hauteur ici épaisseur

r: rayon

a: rotation (vitesse de la lumière=1)

 

Le moment angulaire du disque de gaz alimentant un trou noir (BH) peut ne pas être aligné par rapport plan de rotation du BH, ce qui entraîne un disque d'accrétion incliné. La rotation du BH entraîne l'espace-temps environnant, se manifestant par des effets de Lense – Thirring qui conduisent à la précession et à la déformation du disque. Nous étudions ces processus en simulant un corps mince (H/r = 0,02), fortement incliné (65 degrés) disque d'accrétion autour d'un BH en rotation rapide (a = 0,9375) à des résolutions extrêmement élevées, que nous avons réalisé à l'aide du code magnétohydrodynamique général relativiste H-AMR. Le disque se déforme considérablement et se déchire continuellement en deux sous-disques précédant individuellement (cad eux-même soumis aux effets de Lense - Thirring).
Nous constatons que les taux d’accrétion de masse dépassent de loin les attentes standard en matière de viscosité α (du disque). Nous identifions deux nouveaux mécanismes de dissipation (de masse) spécifiques aux disques déformés qui sont les principaux moteurs de l'accrétion, distincts des contraintes turbulentes locales qui sont généralement considérées comme responsables de l'accrétion.

En particulier, nous identifions des oscillations extrêmes de hauteur d’échelle (de densité) qui se produisent deux fois par orbite sur l’ensemble de notre disque. Lorsque la hauteur d'échelle se comprime, des chocs de « buse » se forment, dissipant l'énergie orbitale et entraînant l'accrétion. Indépendamment de ce phénomène, il existe également une dissipation extrême à l’endroit de la déchirure. Cela conduit à la formation de « banderoles » à faible moment angulaire qui pleuvent sur le sous-disque interne, le choquant (le déformant). L'ajout de gaz à faible moment angulaire au sous-disque interne provoque son accrétion rapide, même lorsqu'il est transitoirement aligné avec le plan de rotation du BH et donc non déformé. Ces mécanismes, s'ils sont généraux, modifient considérablement le paradigme standard de l'accrétion. De plus, ils pourraient entraîner des changements structurels sur des échelles de temps beaucoup plus courtes que prévu dans les disques d'accrétion, expliquant potentiellement une partie de la variabilité extrême observée dans les noyaux galactiques actifs.

 

 

NB0: Lense Thirring https://arxiv.org/abs/2112.07649

NB1: https://seitzman.gatech.edu/classes/ae3450/normalshocksCDnozzles.pdf

NB2: au cas où: la parenthèse de la 1ere ligne est ce que l'on appelle du second degré. Voire du 3ie.

 

 

sh.jpg

Edited by Mercure
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il y a 10 minutes, Mercure a dit :

En remerciant mille fois Diziet Sma (ça sonne un peu métèque, non?),

 

il y a 11 minutes, Mercure a dit :

NB2: au cas où: la parenthèse de la 1ere ligne est ce que l'on appelle du second degré. Voire du 3ie.

 

Bonjour,

Mon intervention pour citer cette partie du message peut paraitre incongrue, veuillez m'en excuser par avance, elle ne constitue en rien une critique ou un quelconque jugement de valeur, il s'agit juste d'un petit hors sujet, pour vous présenter une oeuvre de science fiction: pour ceux qui veulent en savoir plus sur Diziet Sma, je les invite à lire l'Usage des armes, de Iain Banks

 

Bonne lecture (et ne vous limitez pas à c volume, toute la série du même auteur sur La Culture est à lire...)

image.png.a9ba2f25eb61ae4656d924e65e333447.png

 

Cordialement

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Il y a 9 heures, Diziet Sma a dit :

Une piste qui pourrait bien expliquer pourquoi si jeunes, les trous noirs sont si gros

 

Ils ont avalé trop de coca ? (c’est Petit, je sais, mais j’abrège ! xD)

 

Sinon, ne jamais laisser Diziet Sma avoir le dernier mot :D :

 

image.png.507d58d10e7073c562f32c1690b8325b.png

Edited by Alain MOREAU
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Bonjour à tous,

 

Pour alimenter factuellement, positivement et ouvertement la réflexion, à visionner à partir de la minute 6'46" jusqu'à la fin, et ce, afin d'avoir une vision objective du débat :

 

https://www.youtube.com/watch?v=L9LncjpbvbI

 

La science n'a pas de frontière, surtout celle de la pensée proactive.

 

Bonne journée et bon ciel.

 

Amitiés,

 

Serge

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Il y a 12 heures, Mercure a dit :

je me permets de rajouter à sa suite le résumé de l'article original traduit et ajusté au mieux de ma part. Pour ceux qui ne sont pas abonné à Pour la Science.

 

Merci pour tous ces compléments cher @Mercure.

Et toutes mes excuses, j'étais persuadé que l'article de PLS était en accès libre.:x

 

Il y a 11 heures, keymlinux a dit :

Mon intervention pour citer cette partie du message peut paraitre incongrue,

 

Quand tu refiles un tuyau de lecture comme La Culture de Iain Banks ; ça ne peut pas être incongru.:)

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traduction automatique :

 

https://eventhorizontelescope.org/M87-one-year-later-proof-of-a-persistent-black-hole-shadow


M87* Un an plus tard : la preuve de la persistance de l’ombre d’un trou noir


La collaboration Event Horizon Telescope (EHT) a publié de nouvelles images de M87*, le trou noir supermassif situé au centre de la galaxie Messier 87, en utilisant les données d’observations prises en avril 2018. Avec la participation du télescope du Groenland nouvellement mis en service et un taux d’enregistrement considérablement amélioré sur l’ensemble du réseau, les observations de 2018 nous donnent une vue de la source indépendante des premières observations de 2017. Un article récent publié dans la revue Astronomy & Astrophysics présente de nouvelles images des données de 2018 qui révèlent un anneau familier de la même taille que celui observé en 2017. Cet anneau lumineux entoure une profonde dépression centrale, « l’ombre du trou noir », comme le prédit la relativité générale. Fait intéressant, le pic de luminosité de l’anneau s’est déplacé d’environ 30º par rapport aux images de 2017, ce qui est cohérent avec notre compréhension théorique de la variabilité des matériaux turbulents autour des trous noirs.
« L’une des exigences fondamentales de la science est d’être capable de reproduire les résultats », explique le Dr Keiichi Asada, chercheur associé à l’Institut d’astronomie et d’astrophysique de l’Academia Sinica à Taïwan. « La confirmation de l’anneau dans un tout nouvel ensemble de données est une étape importante pour notre collaboration et une indication forte que nous regardons une ombre de trou noir et le matériau en orbite autour d’elle. »

 
En 2017, l’EHT a pris la première image d’un trou noir. Cet objet, M87*, est le cœur battant de la galaxie elliptique géante Messier 87 et vit à 55 millions d’années-lumière de la Terre. L’image du trou noir a révélé un anneau circulaire brillant, plus brillant dans la partie sud de l’anneau. Une analyse plus poussée des données a également révélé la structure de M87* en lumière polarisée, ce qui nous a permis de mieux comprendre la géométrie du champ magnétique et la nature du plasma autour du trou noir.

 
La nouvelle ère de l’imagerie directe des trous noirs, menée par l’analyse approfondie des observations de M87* en 2017, a ouvert une nouvelle fenêtre qui nous a permis d’étudier l’astrophysique des trous noirs et de tester la théorie de la relativité générale à un niveau fondamental. Nos modèles théoriques nous indiquent que l’état du matériau autour de M87* devrait être décorrélé entre 2017 et 2018. Ainsi, de multiples observations de M87* nous aideront à placer des contraintes indépendantes sur la structure du plasma et du champ magnétique autour du trou noir et nous aideront à démêler l’astrophysique compliquée des effets de la relativité générale.

 
Afin d’aider à accomplir des recherches scientifiques nouvelles et passionnantes, l’EHT fait l’objet d’un développement continu. Le télescope du Groenland a rejoint l’EHT pour la première fois en 2018, cinq mois seulement après l’achèvement de sa construction bien au-delà du cercle polaire arctique. Ce nouveau télescope a considérablement amélioré la fidélité de l’image du réseau EHT, améliorant ainsi la couverture, en particulier dans la direction nord-sud. Le grand télescope millimétrique a également participé pour la première fois avec sa surface totale de 50 m, ce qui a considérablement amélioré sa sensibilité. Le réseau EHT a également été mis à niveau pour observer dans quatre bandes de fréquences autour de 230 GHz, contre seulement deux bandes en 2017.

 
Des observations répétées avec un réseau amélioré sont essentielles pour démontrer la robustesse de nos résultats et renforcer notre confiance dans nos résultats. En plus de la science révolutionnaire, l’EHT sert également de banc d’essai technologique pour les développements de pointe en matière d’interférométrie radio à haute fréquence.

 
« Pour faire progresser les efforts scientifiques, il faut améliorer continuellement la qualité des données et les techniques d’analyse », a déclaré Rohan Dahale, doctorant à l’Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en Espagne. « L’inclusion du télescope du Groenland dans notre réseau a comblé des lacunes critiques dans notre télescope de la taille de la Terre. Les observations de 2021, 2022 et celles de 2024 à venir témoignent d’améliorations apportées au réseau, alimentant notre enthousiasme à repousser les frontières de l’astrophysique des trous noirs.

 
L’analyse des données de 2018 fait appel à huit techniques d’imagerie et de modélisation indépendantes, y compris les méthodes utilisées dans l’analyse précédente de M87* en 2017 et de nouvelles méthodes développées à partir de l’expérience de la collaboration dans l’analyse de Sgr A*.

 
L’image de M87* prise en 2018 est remarquablement similaire à ce que nous avons vu en 2017. Nous voyons un anneau lumineux de la même taille, avec une région centrale sombre et un côté de l’anneau plus brillant que l’autre. La masse et la distance de M87* n’augmenteront pas sensiblement tout au long d’une vie humaine, de sorte que la relativité générale prédit que le diamètre de l’anneau devrait rester le même d’une année à l’autre. La stabilité du diamètre mesuré dans les images de 2017 à 2018 soutient solidement la conclusion que M87* est bien décrit par la relativité générale.

 
« L’une des propriétés remarquables d’un trou noir est que son rayon ne dépend fortement que d’une seule quantité : sa masse », a déclaré le Dr Nitika Yadlapalli Yurk, ancien étudiant diplômé de l’Institut de technologie de Californie (Caltech), aujourd’hui boursier postdoctoral au Jet Propulsion Laboratory en Californie. Étant donné que M87* n’accréte pas de matière (ce qui augmenterait sa masse) à un rythme rapide, la relativité générale nous dit que son rayon restera relativement inchangé au cours de l’histoire humaine. C’est assez excitant de voir que nos données confirment cette prédiction.

 
Bien que la taille de l’ombre du trou noir n’ait pas changé entre 2017 et 2018, l’emplacement de la région la plus brillante autour de l’anneau a changé de manière significative. La région brillante a tourné d’environ 30º dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour s’installer dans la partie inférieure droite de l’anneau à environ la position 5 heures. Les observations historiques de M87* avec un réseau moins sensible et moins de télescopes ont également indiqué que la structure de l’ombre change chaque année (Wielgus 2020, ApJ, 901, 67) mais avec moins de précision. Bien que le réseau EHT 2018 ne puisse toujours pas observer le jet émergeant de M87*, l’axe de rotation du trou noir prédit à partir de l’emplacement de la région la plus brillante autour de l’anneau est plus cohérent avec l’axe du jet observé à d’autres longueurs d’onde.

 « Le plus grand changement, à savoir le déplacement du pic de luminosité autour de l’anneau, est en fait quelque chose que nous avions prédit lorsque nous avons publié les premiers résultats en 2019 », a déclaré le Dr Britt Jeter, chercheur postdoctoral à l’Institut d’astronomie et d’astrophysique de l’Academia Sinica à Taïwan. Alors que la relativité générale dit que la taille de l’anneau devrait rester assez fixe, l’émission du disque d’accrétion turbulent et désordonné autour du trou noir fera vaciller la partie la plus brillante de l’anneau autour d’un centre commun. La quantité d’oscillation que nous observons au fil du temps est quelque chose que nous pouvons utiliser pour tester nos théories sur le champ magnétique et l’environnement du plasma autour du trou noir.
Bien que tous les articles de l’EHT publiés jusqu’à présent aient présenté une analyse de nos premières observations en 2017, ce résultat représente les premiers efforts pour explorer les nombreuses années supplémentaires de données que nous avons recueillies. En plus de 2017 et 2018, l’EHT a effectué des observations réussies en 2021 et 2022 et devrait effectuer des observations au cours du premier semestre de 2024. Chaque année, le réseau EHT s’est amélioré d’une manière ou d’une autre, soit par l’ajout de nouveaux télescopes, d’un meilleur matériel ou de fréquences d’observation supplémentaires. Dans le cadre de cette collaboration, nous travaillons très dur pour analyser toutes ces données et nous sommes ravis de vous montrer plus de résultats à l’avenir.

 
Plus d’informations

 

La collaboration EHT implique plus de 300 chercheurs d’Afrique, d’Asie, d’Europe et d’Amérique du Nord et du Sud. La collaboration internationale s’efforce de capturer les images de trous noirs les plus détaillées jamais obtenues en créant un télescope virtuel de la taille de la Terre. Soutenu par des investissements internationaux considérables, l’EHT relie les télescopes existants à l’aide de nouveaux systèmes, créant ainsi un instrument fondamentalement nouveau avec le pouvoir de résolution angulaire le plus élevé jamais atteint.

 
Les télescopes individuels impliqués sont ALMA, APEX, le télescope de 30 mètres de l’IRAM, l’observatoire NOEMA de l’IRAM, le télescope James Clerk Maxwell (JCMT), le grand télescope millimétrique (LMT), le réseau submillimétrique (SMA), le télescope submillimétrique (SMT), le télescope du pôle Sud (SPT), le télescope Kitt Peak et le télescope du Groenland (GLT). Les données ont été corrélées au Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) et à l’observatoire Haystack du MIT. Le post-traitement a été réalisé dans le cadre de la collaboration par une équipe internationale de différentes institutions.

 Le consortium EHT est composé de 13 instituts parties prenantes : l’Institut d’astronomie et d’astrophysique de l’Academia Sinica, l’Université de l’Arizona, l’Université de Chicago, l’Observatoire de l’Asie de l’Est, la Goethe-Universitaet de Francfort, l’Institut de radioastronomie millimétrique, le Large Millimeter Telescope, l’Institut Max Planck de radioastronomie, l’Observatoire de la botte de foin du MIT, l’Observatoire astronomique national du Japon, l’Institut Périmètre de physique théorique, l’Université Radboud et le Smithsonian Astrophysical Observatory.


DOI papier A&A : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347932

 


 

2024.png

L’Event Horizon Telescope Collaboration a publié de nouvelles images de M87* à partir d’observations prises en avril 2018, un an après les premières observations en avril 2017. Les nouvelles observations de 2018, qui mettent en vedette la première participation du télescope du Groenland, révèlent un anneau d’émission familier et brillant de la même taille que celui que nous avons trouvé en 2017. Cet anneau lumineux entoure une ombre centrale sombre, et la partie la plus brillante de l’anneau en 2018 s’est décalée d’environ 30º par rapport à 2017 pour se trouver maintenant à la position 5 heures. Crédit : EHT Collaboration

 

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