Астрономи публічно представили унікальну анімацію з найвищою роздільною здатністю в історії, яка детально зображує гігантський струмінь (джет), що виривається з надмасивної чорної діри. Щоб створити це коротке відео, науковцям знадобилося понад 27 років спостережень та провідні алгоритми штучного інтелекту.
Блазар 3C 345 під прицілом радіотелескопів
Головним героєм дослідження став блазар 3C 345, розташований у сузір’ї Геркулеса. Блазар є особливим різновидом квазарів — надзвичайно яскравої надмасивної чорної діри у центрі віддаленої галактики, яка активна і «живиться» навколишньою речовиною. У процесі цього вона випускає у космос потужні струмені газу та плазми, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла, і випромінюють колосальну кількість рентгенівських та гамма-променів.
Для фіксації динаміки джета науковці зібрали 116 знімків, зроблених у період з 1995 по 2022 рік. Спостереження проводилися за допомогою мережі з 10 радіоантен Very Long Baseline Array (VLBA), розташованих на території США. Mережа має велике охоплення неба, проте через обмежену кількість телескопів роздільна здатність окремих двовимірних зображень залишалася недостатньою для вивчення найдрібніших деталей.
Штучний інтелект підвищує чіткість
Щоб подолати технічні обмеження та об’єднати фрагментарні знімки в суцільне відео, дослідники застосували нейронну мережу Kine. Ця модель машинного навчання здатна аналізувати спостереження, отримані в різний час, одночасно вивчаючи просторово-часові зв’язки в даних.
Завдяки Kine вдалося досягти роздільної здатності, яка в чотири рази перевищує показники будь-якого окремого кадру. Це дало змогу виміряти швидкість руху плазми всередині струменя з безпрецедентною точністю.
Виклик теоретичним моделям
Результати обробки даних здивували астрофізиків. Найяскравіші компоненти струменя переміщувалися зі видимою швидкістю, що у 10–13 разів перевищувала швидкість світла, тоді як навколишній газ рухався дещо повільніше — у 9–12 разів швидше за світло.
За словами першої авторки дослідження Маріанни Фоскі з Каліфорнійського технологічного інституту, це суперечить усталеним уявленням. Раніше вважалося, що яскраві плями є ударними хвилями, які поширюються крізь плазму, а отже повинні мати значно вищу швидкість відносно навколишнього середовища. Отримані дані не спростовують ударну модель повністю, але ставлять її під сумнів для подібних об’єктів.
Перспективи для астрономії
Науковці планують адаптувати алгоритм Kine для аналізу інших змінних космічних джерел. Новий метод здатен повністю змінити підхід до вивчення динаміки плазмових струменів, дозволяючи з високою точністю вимірювати швидкість матерії у будь-якій точці космічних викидів.
Раніше ми розповідали про те, як був знайдений найбільший джет чорної діри.
За матеріалами Live Science
