كان لدى كاثرين بومان سر تخفيه لنفسها، وهو خوارزمية قامت بتطويرها كانت المساهمة في تجميع أول صورة حقيقية لثقب أسود. لم تخبر بومان أحداً عن الخوارزمية باستثناء زملائها، حتى اليوم الذي كشف فيه فريق Event Horizon Telescope، الذي تنتمي إليه بومان، عن أول صورة لثقب أسود.


بومان،  ذات التاسعة والعشرون عاماً، باحثة في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية، كانت تعمل على هذه الخوارزمية منذ ما يقرب من ست سنوات، منذ أن كانت طالبة دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

 كانت واحدة من حوالي ثلاثين من علماء الكمبيوتر الذين استخدموا الخوارزميات لمعالجة البيانات التي جمعها مشروع Event Horizon Telescope، وهو تعاون عالمي من علماء الفلك والمهندسين وعلماء الرياضيات.

 لقد جمعت التلسكوبات في جميع أنحاء العالم موجات راديو عالية التردد من جوار ميسيير 87 (M87)، وهي مجرة ​​بها ثقب أسود هائل على بعد 54 مليون سنة ضوئية.

لكن اضطراب الغلاف الجوي وتناثر القياسات يعني أن "عدد لا حصر له من الصور الممكنة" يمكن أن يفسر البيانات، حسب قول بومان. كان لا بد من استخدام خوارزميات مصممة تصميماً جيداً في سبيل من الخروج من الفوضى.

 الصورة التي تمت مشاركتها الأربعاء، والتي تم تشبيهها بالكعك المنصهر أو عين سورون أو حتى رامبرانت، هي مركّب من عدة عمليات إعادة بناء من هذا القبيل.

 "لقد أوضحنا اثنتين من الصور، ثم قمنا بتوسيطها على الصورة الأخرى للحصول على الصورة التي أظهرناها اليوم،" قالت بومان. "إن حلقة المواد التي تحيط بـ M87، والتي تبلغ كتلتها 6.5 مليار شمس، هي شيء كنا واثقين منه بشكل لا يصدق."

تحدثت واشنطن بوست مع بومان بعد الكشف عن الصورة. ما يلي هو ملخص صغير للحوار الكامل.

 السؤال : أنتِ لستِ عالمة فلك. إذن كيف انخرطت في التقاط صورة لثقب أسود؟

   الجواب : لقد جئت من خلفية علوم الكمبيوتر والهندسة الكهربائية. حصلت على درجة الدكتوراه في مجموعة رؤية الكمبيوتر ، حيث يجب أن تحاول فهم الصور. وسمعت عن هذا المشروع، فكرة تصوير الثقوب السوداء.

في ذلك الوقت بالكاد عرفت ما هو الثقب الأسود. لكنني أشرت إلى هذا الاجتماع [حيث كان شيب دوليمان ، عالم الفلك بجامعة هارفارد الذي يدير مشروع Event Horizon Telescope، يناقش الثقوب السوداء]. لم يكن لدي أي فكرة عما كان يتحدث عنه، لكن عندما غادرت ذلك الاجتماع، عرفت أن هذا شيء أردت العمل عليه. لدي إهتمام في معرفة كيف يمكننا رؤية الأشياء أو قياس الأشياء التي يُعتقد أنها غير مرئية لنا. وكيف يمكننا التوصل إلى طرق فريدة لدمج الأجهزة والخوارزميات في قياس الأشياء التي لا يمكنك قاسها باستخدام الأدوات القياسية التقليدية.

السؤال : ما هو دور الخوارزمية لهذه الصورة ، حيث تجمع البيانات من التلسكوبات عبر الكوكب؟

 الجواب : لدينا تلسكوبات موزعة في جميع أنحاء العالم. نستخدم كل تلسكوبين في مجموعة التلسكوبات كي نقيس تردد مكاني واحد  يخبرك بشيء عن مدى سرعة تغير الأشياء.

بهذه الطريقة نحصل على هذه المعلومات الجزئية. يشبه الأمر تقريباً رؤية بكسل واحد في صورة (ولكنه في نوع مختلف من النطاق). يجب أن نبتكر طرقاً نأخذ بها هذه البيانات المتناثرة الصاخبة حقاً، ونحاول العثور على الصورة التي قد تسببت في هذه القياسات. ما يتعين علينا أن نفعله في نهاية المطاف هو فرض أشياء تسمى "أدوات إختصاصية" أو "جهات منحوتة" تتيح لنا أن نقول "حسنًا، من بين كل الصور التي يمكن أن تناسب هذه البيانات، هذه المجموعة من الصور هي الأنسب على الأرجح." لكن الخطر يكمن في أننا لا نريد ضخ معلومات إضافية في الخليط ، وذلك من أجل تحيز نتائجنا تجاه شيء نتوقع رؤيته. لقد أمضينا وقتاً هائلاً في التأكد من أن ما نراه كان حقيقياً وليس شيئاً، حتى لو كان لاشعورياً، ربما فرضناه على البيانات.

لإزالة إمكانية التحيز التي يشاركها الفريق بأكمله، قام المشروع بتقسيم خبراء التصوير بالكمبيوتر إلى أربع مجموعات مختلفة ، تعمل كل منها على نوع مختلف من الخوارزمية. لم يسمح لهم بالتواصل.

 السؤال  : متى عرفتِ أن الثقب الأسود كان، حسناً، ثقب؟

 الجواب : كنا على ثقة، على الأقل، بأننا رأينا هذه الميزة الشبيهة بالحلقة. ومع ذلك، لم نكن نعرف أن الفرق الأخرى ستحصل على نفس النتيجة.

التقينا جميعاً في اجتماع في كامبريدج ماساتشوستس، وفي اليوم الثاني من الاجتماع، كشفنا جميعاً عن الصورة التي أعيد بناؤها من البيانات. ربما كانت أكثر اللحظات إثارة التي مررت بها في المشروع.

لعدة أشهر بعد ذلك ، حاول علماء الكمبيوتر تحطيم صورهم. قاموا بتطوير برامج نصية أو خطوط أنابيب جديدة ودربوا خطوط الأنابيب هذه على البيانات الخاصة بالأقراص؛ هذه الهياكل الفلكية ليس لديها أي ثقوب. ولكن عندما قام العلماء بتغذية بيانات التلسكوب الحقيقية عبر خطوط الأنابيب المطورة للأقراص، قاموا بإعادة بناء حلقة. الميزة موجودة.

المصدر : Tsknowledge.com