За допомогою машинного навчання астрофізики підвищили різкість першого знімка чорної діри, зробленого Телескопом горизонту подій. Оновлене зображення опубліковано в The Astrophysical Journal Letters.
Міжнародна група астрофізиків використовувала машинне навчання, щоб підвищити різкість знаменитого знімка надмасивної чорної діри, розташованої в центрі галактики M87 або Месьє 87. На новому зображенні видно центральна область, яка більше і темніше, оточена яскравим акреційним газом у формі «худого пончика».
Знімок чорної діри, отриманий Телескопом горизонту подій і оброблений за допомогою машинного навчання. Зображення: Lia Medeiros et al., The Astrophysical Journal Letters
Дослідники використовували розроблену ними техніку машинного навчання PRIMO — інтерферометричне моделювання з головними компонентами. Вона компенсує інформацію, якої бракує про об’єкт, який спостерігається для створення зображення, яке можна було б побачити за допомогою одного гігантського радіотелескопу розміром з Землю.
PRIMO спирається на словникове навчання, гілка машинного навчання, яка дозволяє комп’ютерам генерувати правила на основі великих наборів навчальних матеріалів. Наприклад, якщо комп’ютеру подається серія різних зображень бананів — при достатньому навчанні — він може визначити, чи є невідоме зображення бананом чи ні.
Комп’ютерне моделювання надмасивної чорної діри. Відео: Institute for Advanced Study
За допомогою PRIMO комп’ютери проаналізували понад 30 тис. високоточних змодельованих зображень акреційного газу чорних дір. Симуляції охоплювали широкий спектр моделей того, як чорна діра акреціє речовину, і шукала загальні закономірності в структурі зображень. Різні зразки структури були відсортовані по тому, як часто вони зустрічалися в моделюванні, а потім були змішані для навчання алгоритму.
Вчені кажуть, що візуалізоване зображення, отримане за допомогою машинного навчання, узгоджується з даними спостережень Телескопа горизонту подій (EHT) і теоретичними очікуваннями, включаючи яскраве кільце випромінювання, яке, як очікується, буде викликано падінням гарячого газу в чорну діру.
Перше зображення надмасивної чорної діри було опубліковано в 2019 році. Дослідники з колаборації Телескопа горизонту подій використовувала мережу з семи окремих радіотелескопів по всьому світу для збору даних про M87, створивши «телескоп розміром з Землю». Минулого року та ж група вчених показала, як виглядає чорна діра в центрі Чумацького Шляху.