Размытый пончик с огненным кольцом на более четком изображении черной дыры.

Культовое изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 преобразилось. ИИ восстановил более четкую версию первого изображения черной дыры по измерениям.

Четыре года назад астрономы представили первое изображение черной дыры, полученное Телескопом горизонта событий (EHT). Точнее, это было изображение кольца горячей материи, окружающего сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, на расстоянии 55 миллионов световых лет.

Теперь группа американских исследователей разработала новую технику машинного обучения (разновидность искусственного интеллекта), чтобы сделать эту картину лучше и четче. На новом фото он светится Нечеткий пончик Он превращается в более узкое огненное кольцо. Черное пятно посередине стало больше и темнее.

Сами по себе черные дыры не излучают свет. Слабое кольцо, которое вы видите на снимках, возникает из-за клубящихся вокруг него огненных газовых облаков. Интенсивная гравитация сверхмассивной черной дыры искривляет этот свет. Это приводит к кольцу света вокруг темной «тени», окружающей черную дыру.

Старые данные новое изображение

Для нового изображения исследовательская группа использовала те же измерения EHT от 2017 года, которые использовались для первого изображения черной дыры. Поэтому никаких дополнительных примечаний не использовалось.

Как исследователи воссоздали более точную картину, используя те же данные? «Чтобы получить четкое изображение черной дыры, нам нужен телескоп размером с Землю», — говорит астроном. Леа Медейросиз Института перспективных исследований в США. Мы не можем построить такой огромный телескоп. Была задействована группа телескопов, разбросанных по Земле. Вот почему у нас нет всей информации, необходимой для получения четкой картины, и нам приходится использовать компьютерные алгоритмы, чтобы заполнить «пробелы».

У Медейрос и ее коллег есть все необходимое, чтобы заполнить эти пробелы. Компьютерная программа искусственного интеллекта PRIMO развитый. PRIMO использует так называемый Изучите словарь. В данном случае это означает, что программа учится на большом обучающем наборе из более чем тридцати тысяч компьютерных симуляций газовых облаков вокруг черных дыр. С помощью этих знаний вы заполняете пробелы. Словарное обучение использовалось раньше Чтобы закончить Десятую симфонию Бетховена.

предположения

PRIMO пришлось сделать ряд предположений, чтобы получить новую четкую картину. «Основное предположение состоит в том, что изображение примерно соответствует кольцу», — говорит Медейрос. Это предположение достаточно безопасно, потому что первое фото ясно показало это. «Более того, мы предпочитаем, чтобы изображение точно соответствовало смоделированным изображениям в нашем тренировочном наборе».

Чтобы предотвратить несправедливое отдание PRIMO изображений, которые соответствуют предсказаниям астрономов, также намеренно были включены симуляции с более низкой вероятностью.

Новое изображение в значительной степени соответствует первому изображению 2019 года. По словам Медейроса, особых сюрпризов не произошло. «Главное важное отличие состоит в том, что кольцо вдвое меньше по ширине, а темное пятно посередине больше и темнее».

Астрономы могут использовать эту новую информацию для проверки теории относительности Эйнштейна и других теорий, которые предсказывают, как будет вести себя материя, вращаясь вокруг черной дыры. Они также могут более точно определить массу черной дыры — примерно в 6,5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца. Затем исследовательская группа хочет использовать PRIMO, чтобы получить более четкое изображение черной дыры в центре Млечного Пути.