Naukowcy wykorzystali uczenie maszynowe, aby poprawić pierwszy obraz czarnej dziury

Naukowcy wykorzystali uczenie maszynowe do wyostrzenia wcześniej opublikowanego obrazu czarnej dziury. W rezultacie obraz czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87, ponad 53 miliony lat świetlnych od Ziemi, pokazuje jeszcze cieńszy pierścień światła i materii otaczający jej centrum w Raport opublikowany dzisiaj W Listy z dziennika astrofizycznego.

Oryginalne zdjęcia zostały wykonane w 2017 roku przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT), sieć radioteleskopów wokół Ziemi, które razem służą jako instrument do superobrazowania wielkości planety. Początkowy obraz wyglądał jak „rozmyty pączek”. opisane przez NPR, ale naukowcy wykorzystali nową metodę o nazwie PRIMO, aby zrekonstruować dokładniejszy obraz. PRIMO to „nowy algorytm uczący się oparty na słownikach”, który uczy się „przywracać obrazy o wysokiej rozdzielczości nawet przy słabym pokryciu” poprzez szkolenie na symulacjach stworzonych dla ponad 30 000 czarnych dziur. Innymi słowy, wykorzystuje dane uczenia maszynowego w oparciu o to, co wiemy o prawach fizycznych wszechświata – a konkretnie o czarnych dziurach – aby stworzyć lepiej wyglądającą i dokładniejszą migawkę niż surowe dane przechwycone w 2017 roku.

Czarne dziury to tajemnicze i dziwne obszary w kosmosie, gdzie grawitacja jest tak silna, że ​​nic nie może z nich uciec. Powstają, gdy umierające gwiazdy zapadają się pod wpływem własnej grawitacji. W rezultacie zapadnięcie się powoduje ściśnięcie masy gwiazdy do małej przestrzeni. Granica między czarną dziurą a otaczającą ją masą nazywana jest horyzontem zdarzeń i jest to punkt bez powrotu, z którego nic (czy to światło, materia, czy Matthew McConaughey) nie przekroczy jej ponownie.

„Tak naprawdę uczymy się korelacji między różnymi częściami obrazu. Robimy to analizując dziesiątki tysięcy obrazów o wysokiej rozdzielczości wygenerowanych z symulacji” – powiedziała astrofizyk i autorka artykułu Lia Medeiros z Instytut Studiów Zaawansowanych w Princeton, New Jersey, NPR. „Jeśli masz obraz, piksele w pobliżu dowolnego piksela nie będą całkowicie nieskorelowane. Nie chodzi o to, że każdy piksel robi całkowicie niezależne rzeczy”.

Naukowcy twierdzą, że nowy obraz jest zgodny z przewidywaniami Alberta Einsteina. Oczekują jednak, że dalsze badania nad uczeniem maszynowym i sprzętem teleskopowym doprowadzą do dodatkowych recenzji. „Za 20 lat obraz może nie być tym, który wam dzisiaj pokazuję” – powiedział Medeiros. — Może być lepiej.