Inteligența artificială dezvăluie o imagine uimitoare de înaltă definiție a găurii negre mari a M87
Gaura neagră supermasivă M87, imaginea inițial de colaborarea EHT în 2019 (stânga); și o nouă imagine generată de algoritmul PRIMO folosind același set de date (dreapta). Credit: Medeiros et al. 2023
Astronomii au folosit[{” attribute=””>machine learning to improve the Event Horizon Telescope’s first black hole image, aiding in black hole behavior understanding and testing gravitational theories. The new technique, called PRIMO, has potential applications in various fields, including exoplanets and medicine.
Astronomers have used machine learning to sharpen up the Event Horizon Telescope’s first picture of a black hole — an exercise that demonstrates the value of artificial intelligence for fine-tuning cosmic observations.
The image should guide scientists as they test their hypotheses about the behavior of black holes, and about the gravitational rules of the road under extreme conditions.
Prezentare generală a simulărilor generate pentru setul de antrenament al algoritmului PRIMO. Credit: Medeiros et al. 2023
Imaginea EHT a găurii negre supermasive din centrul unei galaxii eliptice cunoscută sub numele de M87, la aproximativ 55 de milioane de ani lumină de Pământ, a uimit lumea științifică în 2019. Imaginea a fost produsă prin combinarea observațiilor de la o rețea mondială de radiotelescoape – dar lipsurile de date însemnau că imaginea era incompletă și oarecum neclară.
Într-un studiu publicat săptămâna trecută în Scrisori din Jurnalul Astrofizico echipă internațională de astronomi a descris modul în care au completat golurile analizând peste 30.000 de imagini de găuri negre simulate.
„Mulțumită noii noastre tehnici de învățare automată, PRIMO, am reușit să atingem rezoluția maximă a rețelei actuale”, a declarat autorul principal al studiului, Lia Medeiros de la Institutul pentru Studii Avansate, într-un comunicat de presă.
PRIMO a rafinat și a rafinat viziunea EHT a inelului de materie fierbinte care se învârte în jurul găurii negre în timp ce aceasta a căzut în singularitatea gravitațională. Face mai mult decât o imagine mai frumoasă, a explicat Medeiros.
„Din moment ce nu putem studia găurile negre de aproape, detaliile unei imagini joacă un rol esențial în capacitatea noastră de a-i înțelege comportamentul”, a spus ea. „Lățimea inelului din imagine este acum cu un factor de doi mai mic, ceea ce va fi o constrângere puternică pentru modelele noastre teoretice și testele gravitaționale”.
Tehnica dezvoltată de Medeiros și colegii săi — cunoscută ca modelarea interferometrică a componentei principale, sau PRIMO pentru scurt – analiza seturi mari de date de imagini de antrenament pentru a determina modalitățile cele mai probabile de a completa datele lipsă. Este similar cu modul în care cercetătorii în inteligența artificială au folosit o analiză a lucrărilor muzicale ale lui Ludwig von Beethoven pentru a produce o partitură pentru simfonia a 10-a neterminată a compozitorului.
Zeci de mii de imagini EHT simulate au fost introduse în modelul PRIMO, acoperind o gamă largă de modele structurale pentru gazul învolburat din gaura neagră M87. Simulările care se potriveau cel mai bine cu datele disponibile au fost combinate pentru a produce o reconstrucție de înaltă fidelitate a datelor lipsă. Imaginea rezultată a fost apoi reprocesată pentru a se potrivi cu rezoluția maximă reală a EHT.
Cercetătorii spun că noua imagine ar trebui să conducă la determinări mai precise ale masei găurii negre a lui M87 și a extinderii orizontului de evenimente și a inelului de acreție. Aceste determinări, la rândul lor, ar putea duce la teste mai robuste ale teoriilor alternative referitoare la găurile negre și gravitația.
Imaginea mai clară a lui M87 este doar începutul. PRIMO poate fi, de asemenea, folosit pentru a clarifica vederea neclară a telescopului Event Horizon a Săgetător A*, gaura neagră supermasivă din centrul propriei noastre.[{” attribute=””>Milky Way galaxy. And that’s not all: The machine learning techniques employed by PRIMO could be applied to much more than black holes. “This could have important implications for interferometry, which plays a role in fields from exoplanets to medicine,” Medeiros said.
Adapted from an article originally published on Universe Today.
Reference: “The Image of the M87 Black Hole Reconstructed with PRIMO” by Lia Medeiros, Dimitrios Psaltis, Tod R. Lauer and Feryal Özel3, 13 April 2023, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/acc32d