为什么给黑洞拍照需要这么长时间？

xdcf147

谢邀，刚好我最近在学习处理chandra数据库中的黑洞数据。
首先，个人觉得要凑齐那么多的数据还挺困难的。一般我们做活动星系核的一个黑洞在某一波段能够观测得到那么一点数据已经感觉非常开心了。分析分析说不定一篇文章又出来了。而这个照片不止是涉及各波段的电磁波数据，更主要的是可以辨别具体位置，这其实是很需要机遇的， 那么遥远的黑洞，而且那么小，被星际尘埃、各种天体一挡，一天甚至几天基本就凉凉了。你看热评里都说几万TB的数据，估计是真的拍了很多很多照片才能找出那么几张有点用的。
其次，计算方面的难度问题。因为地球一直在公转自转，那个黑洞在地球上看来角距大概几微秒，应该都没有，你说就这么个点，晚上一台望远镜能看到那么多那么多射线，你得判断哪个是它吧。然后呢，有点天文知识的人都知道我们的宇宙是在膨胀的，所以观测到的射线会产生一个红移，所以要算出实际的射线频率，需要进行计算算出来。
再次，我觉得也是一个大头的部分，要排除射线干扰。像我现在做的排除背景干扰，会先以射线最强的部分画一个小圆，然后画个大圆，算一下包围的环的平均射线强度，假设为背景，然后用小圆的射线强度减去背景射线强度，估算净射线强度。这样处理结果是，大概图上就一个像素点是黑洞，就这玩意儿最近都折腾了我半天。而该照片虽然是高糊甜甜圈，但是这个像素可比我的厉害多了。估计是因为一台望远镜的精度不够才需要不同位置的几台望远镜一起看才能缩小射线源的范围。能筛出来各波段净射线强度我估计得很多很多张“高清”图合在一起处理，说不定得再弄个深度学习什么的才能跑出来，众所周知天文学家的编程能力出奇的差，这么多数据跑个一年多也不是什么稀奇的事情。
因为刚直播的时候我去看番了，回来先刷了知乎。所以对该黑洞及其处理过程还没有了解过，怕丢人丢到导师那里去，就先匿了。一点拙见，待我补完发布会回来纠错更新下。

ihHXMlfZ

为啥要请我回答捏？虽然我也算参与过射电望远镜的工作，但是当时是参加欧洲SKA的研制，而且后来这个项目下马了 ：（。 所以，我只能说对这个领域的了解还是个渣，也没有具体参与干涉仪重建算法的开发，只做过一点波束成形算法，就不在这里丢人去谈技术了。 反正就是数据量很大，（不知道这幅计算出来的图像是不是经过时间上的平均得到的，如果是，那么信号源应该是时变的，不知道重构的时候要不要对信号源的变化建模），所以信号处理任务很繁重。
啥也不说了，上论文： http://people.csail.mit.edu/klbouman/pw/papers_and_presentations/cvpr2016_bouman.pdf

xNYYWeZq

拍照没有那么长时间，是洗照片的时间很长。
为什么要洗那么长时间，是因为拍的数据量大
要慢慢慢慢的处理。然后合成出来。
也就是看到的照片其实是一堆巨大的数据上模拟计算出来的。

cck123

直接观测黑洞困难重重

首先，不管从哪种天文学尺度上来说，黑洞的个头都极小。已知的黑洞可以分成两个大类：一类是恒星量级的黑洞，它们是大质量恒星死亡后的残骸，质量通常介于 5~15 倍太阳之间；另一类是超大质量黑洞，位于星系的中心，质量大约是太阳的数百万倍到上百亿倍。一个 15 倍太阳质量的黑洞，事件视界的直径仅有 90 千米——在星际距离上小到了根本无法分辨的程度。就算是一个 10 亿倍太阳质量的超大黑洞，把它放到海王星轨道之内也显得绰绰有余。
其次，黑洞细小的个头和强大的引力会产生极快的运动——在一个恒星质量黑洞的边缘，物质完成一整圈公转所用的时间甚至超不过一微秒。要观测变化如此迅速的现象，需要使用灵敏度极高的设备。
最后，只有很小一部分黑洞周围拥有大量气体可供吸积，因此能够被我们看到。
科学家们只能采用一些间接方式来探测黑洞——比如观察吸积盘和喷流。（看见（不发光）黑洞的四种方法）在某些时候，恒星量级的黑洞会存在于一个恒星周围，将恒星的气体撕扯到自己身边，产生一个围绕黑洞旋转的气体盘，即吸积盘。当吸积气体过多，一部分气体在掉入黑洞视界面之前，在磁场的作用下被沿转动方向抛射出去，形成喷流。吸积盘和喷流两种现象都因气体摩擦而产生了明亮的光与大量辐射，所以很容易被科学家探测到，黑洞的藏身之处也就暴露了。

关于黑洞的一些概念

奇点：在黑洞的正中央，物质坍缩至密度无穷大，这个区域叫做奇点。所有落入黑洞的物质和能量最终都会来到这里。有观点认为，广义相对论对无限密度的预测表明量子效应理论在这里将不再适用。
事件视界：事件视界是奇点周围的半径范围，所有能量和物质在这个范围内都无法摆脱黑洞的引力，这里是“有去无回”的分界点。事件视界就是黑洞“黑”的部分。
光子球层：虽然黑洞本身是黑的，但光子会从附近喷流的热等离子体或吸积盘中发射出来。在没有重力的情况下，这些光子会沿直线运动；但事件视界边沿之外的重力也足够强大，足以弯曲光子的运动路径，这样我们就能看到一个明亮的光环，围绕着一个大致呈圆形的黑色“影子”。事件视界望远镜希望同时看到光环和“影子”。
相对论喷流：黑洞吞噬恒星、气体或尘埃的时候会产生由粒子和辐射组成的喷流，以接近光速的速度从黑洞的两极喷出，其长度可以延伸到几千光年之外。全球毫米波甚长基线干涉阵列（GMVA）将会研究这些黑洞喷流喷是如何形成的。
最内层稳定轨道：吸积盘的内层边缘是物质可以安全地绕着黑洞公转而不进入事件视界的最后边界。
吸积盘：一个由过热气体尘埃构成的盘状结构，以极高的速度绕着黑洞旋转。它产生的电磁辐射（X射线、可见光、红外线和无线电波）揭示了黑洞的位置。其中一些物质注定要穿入事件视界，而其他部分则可能被迫产生喷流。

宇宙双怪：黑洞与裸奇点。到目前为止，我们只确认了二十多个黑洞的存在，此外还有四五十个黑洞候选体。要最终真正确认一个天体是否为黑洞，我们还需要做出更多测量与计算。要探测一个从几十万个太阳质量到几十亿甚至上百亿个太阳质量的超大质量黑洞，挑战将更大，科学家们为了确认银河系中心黑洞 Sgr A* 以及 M87 黑洞的存在，着实费了不少力气。
花两年洗出照片

对于之前的干涉技术来说，因为不同望远镜之间的距离不会太远，不同位置的观测数据通常可以实时比较、合并而后得到图像，科学家们是有可能实时在屏幕上看到图像的。但对于此次跨越南北半球的事件视界望远镜观测，因其所涉及的站点区域非常广阔，所产生的数据量将十分庞大：每一个晚上所产生数据量可达 2 PB (1 PB=1024 TB=1048576 GB)， 和欧洲大型质子对撞机一年产生的数据量差不多。考虑到有些区域（比如南极）的数据传输速度相对较慢，科学家们在观测时不会对各个站点的数据进行实时相关分析，因此更不可能在屏幕上看到黑洞的实时图像。在每一个观测中心，科学家们将利用提前校对好的原子钟时间，对每一个电磁波到达的时间进行分别标定和存盘，等到观测结束之后再汇总比较。
在观测结束之后，各个站点收集的数据会被汇集到两个数据中心(美国麻省理工学院Haystack 天文台和德国波恩的马普射电所)。在那里，大型计算机集群将会对数据时间进行合并与分析，从而产生一个关于黑洞的图像。从 2017 年 4 月份到现在，我们等了将近 2 年。

bigocean

我刚才黑洞版权问题，我想了一下，每当问题出现后.就是解决问题，建立共同性时候.
只要几个会的位置，解决问题在扩大量加个时间，就会出现先来后到..还一段时间其它位置追赶高度
所以在重要位置，建立高度上先来后道阶梯性，然后定点时间唯一性确定版权位置....确定版权问题时候也是解决问题时候..又会出现一次扩展现象....最后世界的都会话用在小小局部领域
完成统一领域技术，实用性...都会共同性质一致性定点时间....只要超越共同性恶劣性...裁决
水印技术，基本规划方程量有了，我那套理论加框架都懂了，谁都能做出角度上恰似相同....
物理位置出发点看清楚...链接线建立后运行方式都会后，是维持物理接近%100的共性.
版权重要性在出发点先来后到....最起码生命尊重得有...科学生命必须有


这位置还有个同样重要性质，懂了基本推理进化有个高度衡量................................那就是谁的技术更接近%100物理真实和进化快速.快了超越了说明位置重视这个技术
...........................
因为上面2个性质才搞得理不清事实真相
哎怎么说........................宏观大的准确性总会得出最小的准确性...因为总框架里找初始量....人的思维世界..宏观眼睛看的多准.......多少存在流动中唯一性独立性.构成封闭系统造成图形中存活.
宏观世界准确性，跟看量子小一样，轮廓清晰就会出现看做1准确性.看了1样子轮廓当量.只是在当量情况下看这个系统封闭样子........适合模拟准确性.
举例子关于宇宙准确................准确运行方式....开始到结尾过程....然后从先改变运行方式....在看成一条线进入准确目的，这时候需要改变物体轮廓进行推进直线...就是定点时间...怎么绕过这个位置....其实很简单...这为主需要什么装置...改变性质进入另个空间方位....怎么辅助或者以一次性改变物体动量.
因为最大.......阶级分流下来的...到结尾边缘线也是个封闭系统
最小宏观量子论....大的一样用....看清楚唯一定点，基本性质组合唯一性封闭性时间...可以从新规划的，小的基本性质正反加支撑形体平面.形成一个点正反维持在空间存在时间的封闭系统...串烧热力学高向底流动.这是需要建立直线连接支撑的....压力温度作用力等当量....最大到最小平衡容器时间.
有最大就有最小.在支撑情况下...大因为量大规划模糊，去年知乎说我...我看宇宙因为大看不清....我只用宏观段子看....也就是第一次攻击牛顿万有引力方程答案不太准原因
大的光亮度扩展.....大包容小....声音浓度上有大碰小2次融合我，声音扩张因为基本性质单位基本领域轮廓平行支撑...然后在看做1分数进行...听起来还是原始性质...倍数感知增加


量子也是，1倍.形态....平行轮廓上.....只要能组合空间轮廓倍数.........支撑强度或者质量或者温度都叠加在一起....同时当量看做1....只要叠加倍数或者减少倍数....感知上会感到本质不变强度变了
那天还故意删掉方程，删除方程因为，加上粘性基本性质会改变量的确定性，这个比较实际准确....看清楚一步步完成方程
看清楚基本性质构成倍数上不确定性....从倍数看做从新规划科学常数也可以.........或者团队或者更大团队一致性.....但是整体实用性挺好的.
个别高级领域还需要.....规划密码常量的
你们知道原子核不是那么简单就行.........找出宇宙基本性质..............看每种原子核具有多少基本性质
有的在强度倍数...假设思维隔绝流动.......变成支撑上造成温度了...稳定时间还是同类..就会出现轮廓实和虚...........1当量上....空间扩张性...具备粘性的就出现1上分数空间扩展...直线或者一个点圆出现
没具备粘性..以固体支撑....算法...动力臂牛顿力学...计算是扩展还是缩小呢
动力臂就必须以杠杆和粘性看成...跟人大脑一样真个器官一样
搞清楚每条链接线，和大脑链接器官运行整体方式和大脑运行方式方式....物理现象运动方式一样
只是在质量和固体支撑造成倍数.......我大脑承受多少倍数空间量，我思维潜意识就会造成多大量.....慢慢变成人类的基因
我也是这2天想自己大脑是不是超越和爱因斯坦大脑相同轮廓.....我才注意这问题
还有那号领域转变大脑那次真实认证


然后粘合