С помощью машинного обучения астрофизики повысили резкость первого снимка черной дыры, сделанного Телескопом горизонта событий. Обновленное изображение опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.
Международная группа астрофизиков использовала машинное обучение, чтобы повысить резкость знаменитого снимка сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики M87 или Мессье 87. На новом изображении видна центральная область, которая больше и темнее, окруженная ярким аккрецирующим газом в форме «тощего пончика».
Снимок черной дыры, полученный Телескопом горизонта событий и обработанный с помощью машинного обучения. Изображения: Lia Medeiros et al., The Astrophysical Journal Letters
Исследователи использовали разработанную ими технику машинного обучения PRIMO — интерферометрическое моделирование с главными компонентами. Она компенсирует недостающую информацию о наблюдаемом объекте для создания изображения, которое можно было бы увидеть с помощью одного гигантского радиотелескопа размером с Землю.
PRIMO опирается на словарное обучение, ветвь машинного обучения, которая позволяет компьютерам генерировать правила на основе больших наборов обучающих материалов. Например, если компьютеру подается серия различных изображений бананов — при достаточном обучении — он может определить, является ли неизвестное изображение бананом или нет.
Компьютерное моделирование сверхмассивной черной дыры. Видео: Institute for Advanced Study
С помощью PRIMO компьютеры проанализировали более 30 тыс. высокоточных смоделированных изображений аккрецирующего газа черных дыр. Симуляции охватывали широкий спектр моделей того, как черная дыра аккрецирует вещество, и искал общие закономерности в структуре изображений. Различные образцы структуры были отсортированы по тому, как часто они встречались в моделировании, а затем были смешаны для обучения алгоритма.
Ученые говорят, что визуализированное изображение, полученное с помощью машинного обучения, согласуется с данными наблюдений Телескопа горизонта событий (EHT) и теоретическими ожиданиями, включая яркое кольцо излучения, которое, как ожидается, будет вызвано падением горячего газа в черную дыру.
Первое изображение сверхмассивной черной дыры было опубликовано в 2019 году. Исследователи из коллаборации Телескопа горизонта событий использовала сеть из семи отдельных радиотелескопов по всему миру для сбора данных о M87, создав «телескоп размером с Землю». В прошлом году та же группа ученых показала, как выглядит черная дыра в центре Млечного Пути.
Читать далее:
Ученые изучили сверхяркий объект, который нарушает закон физики
«Море» кварков внутри одного протона: из чего состоит элементарная частица
Посмотрите на карту Марса с самым высоким разрешением: 110 000 кадров и 5,7 трлн пикселей