Una ciambella sfocata che rivela un anello infuocato in un’immagine più chiara del buco nero

L’immagine iconica del buco nero supermassiccio al centro della galassia M87 è stata trasformata. L’intelligenza artificiale ha ricostruito una versione più nitida della prima immagine di un buco nero dalle misurazioni.

Quattro anni fa, gli astronomi hanno presentato la prima immagine di un buco nero, scattata dall’Event Horizon Telescope (EHT). Più precisamente, era l’immagine di un anello di materia calda che circondava il buco nero supermassiccio al centro della galassia M87, a 55 milioni di anni luce di distanza.

Ora un gruppo di ricercatori americani ha sviluppato una nuova tecnica di apprendimento automatico (una forma di intelligenza artificiale) per rendere questo quadro migliore e più chiaro. Sulla nuova foto è incandescente Ciambella sfocata Si trasforma in un anello infuocato più stretto. La macchia nera nel mezzo divenne più grande e più scura.

I buchi neri stessi non emettono luce. Il debole suono che vedete nelle immagini proviene dalle nubi infuocate di gas che turbinano attorno ad esso. L’intensa gravità del buco nero supermassiccio piega questa luce. Ciò si traduce in un anello di luce attorno all’oscura “ombra” che racchiude il buco nero.

Vecchi dati nuova immagine

Per la nuova immagine, il gruppo di ricerca ha utilizzato le stesse misurazioni EHT del 2017 utilizzate per la prima immagine di un buco nero. Pertanto, non sono state utilizzate note aggiuntive.

In che modo i ricercatori hanno ricostruito un’immagine più accurata utilizzando gli stessi dati? “Per ottenere un’immagine nitida di un buco nero, abbiamo bisogno di un telescopio delle dimensioni della Terra”, afferma l’astronomo. Lea Medeirosdall’Institute for Advanced Study negli Stati Uniti. Non possiamo costruire un telescopio così grande. È stata utilizzata una squadra di telescopi sparsi per la Terra. Questo è il motivo per cui non abbiamo tutte le informazioni necessarie per avere un quadro chiaro e dobbiamo utilizzare algoritmi informatici per colmare le “lacune”.

Medeiros e i suoi colleghi hanno quello che serve per colmare queste lacune Programma per computer di intelligenza artificiale PRIMO sviluppato. PRIMO utilizza il cosiddetto Impara il dizionario. In questo caso, ciò significa che il programma apprende da un ampio set di addestramento di oltre trentamila simulazioni al computer di nubi di gas attorno a buchi neri. Con l’aiuto di quella conoscenza, colmi le lacune. L’apprendimento del dizionario è stato utilizzato prima Per completare la Decima Sinfonia di Beethoven.

ipotesi

PRIMO ha dovuto fare una serie di presupposti per arrivare a un quadro nuovo e nitido. “Il presupposto principale è che l’immagine corrisponda all’incirca a un anello”, afferma Medeiros. Questa ipotesi è ragionevolmente sicura, perché la prima foto lo mostrava chiaramente. “Inoltre, preferiamo che l’immagine corrisponda strettamente alle immagini simulate nel nostro set di addestramento.”

Per impedire a PRIMO di dare ingiustamente la preferenza a immagini che corrispondono alle previsioni degli astronomi, sono state deliberatamente incluse anche simulazioni con probabilità inferiore.

La nuova immagine corrisponde praticamente alla prima immagine del 2019. Non ci sono state grandi sorprese, afferma Medeiros. “La differenza principale è che l’anello è largo la metà e la macchia scura al centro è più grande e più scura.”

Gli astronomi possono utilizzare queste nuove informazioni per testare la teoria della relatività di Einstein e altre teorie che prevedono come si comporterà la materia mentre orbita attorno a un buco nero. Possono anche determinare la massa del buco nero, circa 6,5 ​​miliardi di volte la massa del nostro Sole, in modo più preciso. Quindi il gruppo di ricerca vuole utilizzare PRIMO per ottenere un’immagine più chiara del buco nero al centro della Via Lattea.