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【新智元导读】哈佛学生写的Python模块,用于模仿和操作VLBI数据并运用正则化最大似然法生成图画,模仿黑洞成像的算法。进入Github飙升榜TOP 3,超越1000星。

为了拍到本次的黑洞相片,科学家一共运用了8台亚毫米射电望远镜,构建成超级“虚拟”望远镜——事情视界望远镜(EHT),分别在南极、智利、墨西哥、美国夏威夷、美国亚利桑那州、西班牙一同对黑洞打开观测。

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8台望远镜组成的EHT口径13000公里,约等于地球直径。而EHT能够完成,则要归功于甚长基线干与丈量VLBI(Very-long-baseline interferometry)

VLBI是什么

VLBI是一种在电波地理学中运用的地理干与丈量办法。简略来说便是运用多个地理望远镜,一同观测一个天然的射电天体或有无线电信标的人工天体,然后得以模仿出一个巨形望远镜获得的观测效果。

接下来,各观测站将观测数据实时传送或记录在磁盘上运送到VLBI数据处理中心,然后进行数据回放和互相关核算;再运用得到的互相关谱数据,核算得到信号抵达各观测站的时间差(时延观测值)及其改变率(时延率观测值);最终运用这些VLBI观测值核算方针的角方位(赤经和赤纬)。

VLBI的丈量精度能够到达百分之几角秒、千分之几角秒乃至更高。关于人工天体,如人工地球卫星、绕月卫星和深空勘探器等的VLBI测轨,则运用VLBI观测值,归纳测距、测速数据,进行准确的轨迹测定。

VLBI在天体物理方面首要应用于类星体、射电星系核、星际脉泽源等细密射电源毫角秒级的精细结构研讨和准确定位等。在天体和大地丈量中,它在树立天球参阅系、测定地球自转悉数参数和地上参阅系的基准点等方面具有不行替代的效果。

我国在VLBI范畴有哪些效果

依据中科院报导,以我国学者为首,在世界合作顶用VLBI丈量银河系中心黑洞的鸿沟和银河系精细结构的作业,近年来获得重大进展,赢得世界同行注目;在天球和地上参阅系树立方面,上海和乌鲁木齐VLBI站多年以来是亚洲大陆的基准站之一。

中科院VLBI地理丈量系统由上海(25米天线)、北京(50米天线)、昆明(40米天线)、乌鲁木齐(25米天线)四个VLBI观测站和上海VLBI数据处理中心组成。

中科院上海地理台自上世纪90年代起,也开端了VLBI应用于深空勘探的研讨,参加了屡次世界合作的深空勘探,如欧空局的惠更斯勘探器与卡西尼宇宙飞船别离后飞向土卫六进程的VLBI丈量。

用Python模仿和操作VLBI数据

听起来如同里咱们十分悠远。不过,感谢Github,咱们普通人也有时机触摸VLBI。

哈佛大学物理系EHT理论和核算天体物理学研讨生、博士生提名人Andrew Chael,在Github上创建了ehtim (eht-imaging)项目。

Andrew现在在Black Hole Initiative作业,首要研讨范畴是运用新的顶级办法来模仿和成像EHT的黑洞方针人马座A*(Sgr A*,后边的星号读作“star”或“星”)和室女A星系(也称为梅西尔87、M87或NGC 4486)。

ehtim首要经过一些Python模块来模仿和操作VLBI数据,并运用正则化最大似然法生成图画。包括几个用于加载、模仿和操作VLBI数据的主类。

首要的类有Image、Array、Obsdata、Imager和Caltable,供给了加载图画和数据的东西,并从实在的uv轨迹生成模仿数据、校准、查看和制作数据,以及从各种数据集生成图画,运用各种数据术语和正则化器进行极化。

装置进程十分简略,首要clone该项目

git clone https://github.com/achael/eht-imaging.git

然后进入项目根目录,运转

pip install .

此刻应该会主动装置大多数所需的库,例如astropy,ephem,future,h5py,html,networkx,numpy,pandas,matplotlib,requests,scipy,skimage。

如需运用快速傅里叶变换,有必要独自装置NFFT及其pynnft包装器。最简略的办法是运用conda来装置:

conda install -c conda-forge pynfft

或许,首要依照NFFT阐明装置NFFT,**这儿一定要保证在编译时运用**:

--enable-openmp

然后再用pip装置pynfft,依照README的教程将装置链接到NFFT的方位;最终,重新装置ehtim。pynfft的装置地址:

GitHub - pyNFFT/pyNFFT: A pythonic wrapper around the NFFT library

注意事项

用于读写.oifits文件的oifits_new代码是Paul Boley的软件包的稍微修正版别,该功用现在仍在开发中,或许无法与一切版别的python或astropy一同运用。

oifits项目地址:

Index of /pages/~pboley/oifits

一同这个项目版别较旧,如有任何问题请邮件联络:

achael@cfa.harvard.edu

参阅链接:

科学时报:VLBI——深空勘探的重要手法----中国科学院