Vidíte nejdokonalejší snímek černé díry. Zaostřila ho umělá inteligence

18. 4. 2023 – 23:58 | Vesmír | Pavel Jégl | Diskuze:

Vidíte nejdokonalejší snímek černé díry. Zaostřila ho umělá inteligence
Snímek černé díry M87* ze sítě teleskopů Event Horizon zpracovaný umělou inteligencí do vysokého rozlišení. | zdroj: Profimedia

Kdepak magie. To umělá inteligence zaostřila historicky první snímek superhmotné černé díry do „plného rozlišení“. Výsledek je ohromující.

Astronomové použili strojové učení k tomu, aby zaostřili snímek černé díry M87*, pořízený soustavou teleskopů Event Horizon. Vznikl tak nejostřejší snímek tohoto typu hmotných objektů, jaký byl kdy vytvořen.

Fotografii M87*, černé díry velikosti sluneční soustavy v centru galaxie Messier 87 v souhvězdí Panny, pořídil teleskop v roce 2019. Na následujícím snímku ho vidíte vlevo. Vpravo je tento snímek zpracovaný v roce 2023 algoritmem strojového učení PRIMO.

Ikonický snímek M87*, která je 6,5miliardkrát hmotnější než Slunce, vznikl spojením rádiového světla, které k nám putovalo vesmírem přes 53 milionů světelných let.

profimedia-0769368676 messier Srovnání obrazu černé díry M87* před (vlevo) a po (vpravo) doostření algoritmem PRIMO. | zdroj: Profimedia

Byl to historicky první snímek černé díry. Zachytil zářící prstenec (akreční disk) materiálu vyrvaného z plynných mračen a hvězd obíhajících kolem černé díry, který se třením zahřívá na vysokou teplotu a vytváří slabou, ale zjistitelnou záři.

Samotnou černou díru, neskutečně hmotný objekt s nepřestavitelnou gravitací, která je uvnitř prstence, vidět nemůžete, protože vše pohltí – i světlo.

Na detailu záleží

Nyní experti pomocí strojového učení PRIMO snímek M87*vyčistili a doostřili, aby dosáhli co největšího rozlišení oblasti zářícího plynu, kterou astronomové popsali jako „hubenou koblihu“ – americkou koblihu s dírou uprostřed.

Zaostřený snímek a popis, jak ho dosáhli, publikovali vědci v dubnu v časopise The Astrophysical Journal Letters.

„S novou technikou strojového učení PRIMO jsme byli schopni dosáhnout maximálního rozlišení,“ cituje žurnál Live Science hlavní autorku studie Liu Medeirosovou. Tato astrofyzička z Institutu pokročilých studií Princentonské univerzity také vysvětluje, k čemu je snímek užitečný:  

„Vzhledem k tomu, že nemůžeme studovat černé díry zblízka, hraje detailnost snímku rozhodující roli v naší schopnosti porozumět jejich chování. Šířka prstence na snímku je nyní přibližně dvojnásobně menší, což výrazně upřesní naše teoretické modely.“

Mravenčí práce neúnavného stroje

V roce 2019 rekonstruovali astronomové vzdálenou černou díru M87* ze slabých rádiových záblesků, pocházejících z prstence obklopujícího černou díru. Mezery v datech, které vznikly chybějícími kousky záření v místech, kde nebyl žádný radioteleskop, jenž by je zachytil, však způsobily, že obraz byl rozmazaný.

Aby ho experti zaostřili, použili technologii umělé inteligence nazývanou interferometrické modelování hlavních komponent (PRIMO). Její neuronová síť analyzovala více než 30 000 vysoce věrných simulovaných snímků akrecí plynu v černých dírách, aby našla společné vzory. Tyto vzory pak uspořádala podle toho, jak často se vyskytují, a nakonec je smíchala a doplnila na původní obraz. Tím ho upřesnila a zaostřila.

Kontrolou nově vykresleného obrazu s daty z teleskopu Event Horizon a teorií, jak by měla černá díra vypadat, astrovědci potvrdili, že obraz je „velmi věrným přiblížením skutečnosti“.

Vypadá, jak jsme očekávali

Taková kontrola samozřejmě vyžadovala předpoklad, že černá díra bude vypadat tak, jak očekáváme. Výzkumníci nicméně upozorňují, že už samotný snímek z roku 2019 potvrdil teoretické předpovědi parametrů M87*.

„Nový snímek nám teď umožní ještě blíž prozkoumat extrémní efekty, které vytvářejí černé díry – místa, ke se naše teorie gravitace a kvantové mechaniky rozcházejí a zase spojují,“ říká astrofyzička Medeirosová a upozorňuje:

„Fotografie z roku 2019 byl jen začátek. Pokud obrázek vydá za tisíc slov, data, která jsou podkladem tohoto snímku, mohou vyprávět mnohem víc příběhů. PRIMO bude důležitým nástrojem při získávání takových poznatků.“

Zdroje:

Nejnovější články