Благодаря применению нового алгоритма машинного обучения, астрономы сумели улучшить знаменитый снимок черной дыры, расположенной в центре галактики M87. Обновленное изображение демонстрирует ранее неизвестные подробности окружающего ее аккреционного диска.
Первый в истории снимок черной дыры
Галактика M87 обрела всемирную известность в 2019 году, когда участники проекта «Телескоп Горизонта Событий» (Event Horizon Telescope — EHT) опубликовали первое в истории изображение силуэта, расположенной в ее центре, сверхмассивной черной дыры. Оно было получено при помощи коллаборации из восьми радиотелескопов, расположенных в разных уголках нашей планеты. Объединив их в одну сеть, астрономам удалось получить аналог антенной решетки сопоставимый с диаметром Земли.
На историческом снимке EHT можно было увидеть яркую кольцеобразную структуру с темной центральной областью. Первая соответствует аккреционному диску, а вторая силуэту (тени) черной дыры — области, которую не может покинуть даже свет.
Но, несмотря на огромный успех астрономов, в снимке M87 имелись пробелы, своего рода отсутствующие кусочки пазла. Они связаны с тем, что хотя авторам проекта EHT и удалось создать виртуальный аналог радиотелескопа размером с Землю, использовавшиеся в наблюдениях антенны, в реальности не покрывают всю нашу планету. Отсюда следует неизбежная потеря данных.
Искусственный интеллект на службе у астрономов
Чтобы решить эту проблему, исследователи из Института перспективных исследований Принстона воспользовались помощью искусственного интеллекта. Они разработали алгоритм машинного обучения под названием PRIMO (principal-component interferometric modeling) и «натренировали» его на 30 тысячах смоделированных изображениях аккреционных дисков черных дыр.
После этого ученые дали алгоритму проанализировать данные EHT. В результате PRIMO создал новое, намного более четкое изображение силуэта черной дыры. Оно демонстрирует значительно больше деталей окружающего ее аккреционного диска (исследователи образно сравнили его с тощим пончиком). По словам авторов, изображение согласуется как с данными EHT, так и с теоретическими предсказаниями, в первую очередь яркими кольцами, возникающими в результате падения горячего газа в черную дыру.
Новое изображение M87 позволит астрономам более точно определить массу черной дыры. Также оно даст возможность ужесточить ограничения на альтернативные модели ее горизонта событий и обеспечить более надежные проверки теории гравитации. В будущем же PRIMO может быть задействован для обработки других изображений, в том числе и снимка, расположенной в центре Млечного Пути, черной дыры Стрелец А*.
По материалам https://phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
