さて、ブラックホールを「見た」ことになります。さて、興味深いのは、その生データがどのように保存されたかということです。

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さて、ブラックホールを「見た」ことになります。さて、興味深いのは、その生データがどのように保存されたかということです。

昨日公開されたブラックホールの画像を記録するには、ヘリウムを充填したディスクドライブが 1,000 台以上必要でした。

通常の駆動装置が試行されテストされたが、電波望遠鏡の設置場所の高高度の気圧のために失敗した。

6 か所に設置された 8 台の電波望遠鏡がイベント ホライズン テレスコープ (EHT) アレイを形成し、メシエ 87 銀河のブラックホールの画像を計算するために使用されたデータを提供しました。

  • ハワイ:標高4,092メートルのジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡とサブミリ波干渉計
  • メキシコ:アルフォンソ・セラーノ大型ミリ波望遠鏡(4,600m)
  • アリゾナ:サブミリ波望遠鏡(3,185m)
  • スペイン:IRAM NOEMA天文台、シエラネバダ山脈(2,850m)
  • チリ:APEX(5,100m)とALMA(5,000m)望遠鏡、アタカマ砂漠
  • 南極:南極点望遠鏡(2,800m)

EHT_望遠鏡_サイト

実質的に、彼らは地球と同じ大きさの電波望遠鏡 1 台をシミュレートしました。

望遠鏡は地球の自転に合わせて画像を撮影し、地球表面の様々な地点から対象領域の画像を作成します。これらの信号を合成する技術は、波長1.3mmの超長基線干渉法(VLBI)と呼ばれ、水素メーザー原子時計を用いて生画像データに正確な時刻を記録します。特別に開発されたアルゴリズムによって生データが合成・相関され、単一の全体像が作成されます。

EHT_VLBI_ラック

VLBIにより、EHTは20μ秒角(マイクロ秒角)の角度分解能を達成できます。これは、パリの歩道からニューヨークの新聞を読んだり、地球から月面のオレンジを見つけたりするのに十分な分解能と言われています。

8基の望遠鏡からの画像は、2017年4月5日から11日までの5夜にわたって収集されました。観測は天候が良好な時間帯に開始され、各望遠鏡は1日あたり約350TBのデータを生成します。単一アンテナのEHTサイト(PDF)は、64Gbpsでデータを記録できます。データは4つのデジタルバックエンド(DBE)システムによって並行して記録され、各システムは32台のヘリウムガス入りハードドライブ(合計128台)に記録されました。8基の望遠鏡×128台のドライブ=合計1,024台です。

容量とコストの制限により SSD は使用できず、Western Digital の HGST 8TB ヘリ​​ウム充填ドライブが使用されました。

5日間で1日あたり350TBのデータが伝送されると、各電波望遠鏡からのVLBI電圧信号生データはおよそ1.75PBとなり、合計で14PBになります。DBEは、2枚の10Gbit/s Ethernetネットワークインターフェースカード(16Gbit/s)を使用して上流機器からデータを取得し、ラウンドロビンアルゴリズムを用いてタイムスライスデータを32台のハードドライブに書き込みました。これらのドライブは、4つのリムーバブルモジュールに8台ずつ搭載されています。

望遠鏡設置場所の大気密度が低いため、レコーダー用システムディスクと全てのデータ記録モジュールの両方に、ヘリウムガスを封入した密閉型ハードドライブが必要でした。2015年に試験運用したところ、通常の空気封入型ドライブは故障しました。空気が薄すぎて、ヘッドを支えるのに必要なクッションが提供できなかったのです。

HDD モジュールは、高帯域データ ドライブ用としてドイツのボンにあるマックス プランク電波天文学研究所 (MPI) に、低帯域データ用としてマサチューセッツ州ウェストフォードにある MIT ヘイスタック天文台に輸送されました。

南極望遠鏡からの飛行は2017年11月の南半球の春まで延期された。

MPI と MIT の Correlators と呼ばれるスーパーコンピューターは、望遠鏡の位置記録からの生の画像データを相関させました。

ブラックホールに関する論文(PDF)によると、この処理には地球の幾何学と時計/遅延モデルが用いられ、各望遠鏡からの信号を共通の時間基準に合わせることが求められた。アンテナ間の相関係数が計算された。

EHT_データ処理パスウェイ

相関分析は、各拠点の1,000台以上のコンピューティングコアを搭載したクラスタ上で稼働するDiFXソフトウェアを用いて実施されました。処理速度の向上とクロスチェックを可能にするため、このソフトウェアは2つの拠点間で分割して使用されました。相関分析処理については、こちら(PDF)をご覧ください。

最終結果は、高速で高温の粒子が回転する流れとなってブラックホールに引き込まれ、ブラックホールの影を映し出す衝撃的な画像だった。

ブラックホール650

これを示す生画像データが回転ディスクドライブでキャプチャされたというのは、ある意味では適切です。®

ブートノート

BBC EarthのTwitterアカウントが、人類を月へ導いたデータとブラックホールに到達させたデータを比較し、物事の見方を変えてくれました。しかも、すべてディスクドライブに保存されているんです。物事が変わるのは面白いですね。

— BBC Earth (@BBCEarth) 2019年4月11日

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