Первое фото черной дыры изменили до неузнаваемости благодаря ИИ: это открывает новые горизонты

16.04.2023 08:03

Искусственный интеллект помог ученым улучшить первое в истории фото черной дыры в галактике Мессье 87, сделанное в 2019 году. Тогда фото наделало много шума среди ученых, но рядовые пользователи не поняли его величия, пожаловавшись на размытость и непонятность снимка.

Обновленное фото было опубликовано в исследовании, появившемся в журнале Astrophysical Journal Letters. В нем ученые рассказали о технологии ИИ, которая помогла улучшить фото, а также о том, как это поможет в исследовании нашей галактики Млечный Путь.

Если на первом фото черной дыры можно было увидеть "огненный пончик", как его описали в сети, то после обработки нейросети на фото видно золотое кольцо.

Черная дыра M87 до и после обработки ИИ PRIMO. Источник: The Astrophysical Journal Letters

Обновленное фото поможет ученым лучше понять ее характеристики и экстраполировать полученные данные на черную дыру в центре нашей галактики – Млечный Путь.

Историческое фото сверхмассивной черной дыры M87 было сделано телескопом "Горизонт событий" (EHT) и опубликовано в 2019 году. Данные для него собирались в 2017 году.

Телескоп EHT – это сеть из семи телескопов, расположенных по всему миру. Это позволяет делать феноменальные наблюдения, но они не обходятся без изъянов. Поэтому ученые решили использовать ИИ для улучшения результатов.

Для нового исследования по улучшению фото черной дыры, была использована новейшая техника машинного обучения, которая называется интерферометрическое моделирование главных компонент или PRIMO. Эта техника позволила избавиться от недостатков EHT и улучшить разрешение телескопа до максимального.

Черная дыра M87 через телескоп EHT (слева) и улучшена с помощью PRIMO (справа). Источник: L. Medeiros (Institute for Advanced Study), D. Psaltis (Georgia Tech), T. Lauer (NSF's NOIRLab), и F. Ozel

"Поскольку мы не можем изучать черные дыры вблизи, детали изображения играют решающую роль в нашей способности понять их поведение", – объяснила ведущий автор исследования Лия Медейрос, пишет LiveScience.

Благодаря ИИ ширину "огненного" кольца удалось снизить примерно вдвое. Это, по словам Медейрос, станет важным уточнением для теоретических моделей и тестов гравитации.

Уточненное изображение M87, полученное с помощью PRIMO, дает ученым шанс лучше согласовать наблюдение реальной черной дыры с теоретическими предвидениями.

Чтобы научить PRIMO понимать и различать черные дыры, ученые показали ИИ 30 000 высокоточных симулированных изображений этих космических титанов, в то время как они находятся в процессе аккреции, питаясь окружающим газом.

Таким образом, ИИ научили находить закономерности, чтобы он мог отличить черную дыру от, скажем, нечеткого фото пончика на темном фоне.

Фото черной дыры M87, сделанное в 2017 году рентгеновской обсерваторией NASA Chandra. Источник: NASA

Полученное PRIMO изображение M87 согласуется с данными EHT, а также теоретическими моделями черных дыр, объясняющих, что яркое кольцо является результатом ускорения газа до скоростей, близких к световым. Это происходит вследствие сверхмощного гравитационного воздействия черной дыры, которое приводит к нагреву газа и его свечению.

Теперь PRIMO попытаются использовать для улучшения изображения черной дыры Sagittarius A, существующей в центре Млечного Пути. Ее первое фото было опубликовано в 2022 году.

Сверхмассивная черная дыра M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли и имеет массу, эквивалентную 6,5 миллиардов Солнц.

Черная дыра M87 (слева) и черная дыра Sagittarius A в центре нашей галактики (справа). Источник: EHT

Ранее OBOZREVATEL рассказывал о черной дыре в далекой галактике, которая развернулась, направив луч к Земле. Такое ее поведение озадачило даже физиков.

Подписывайтесь на каналы OBOZREVATEL в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.