Ученые независимо подтвердили исторический снимок тени черной дыры M87* с помощью ИИ
Новый способ обработки радиотелескопических данных позволил независимо подтвердить подлинность первого снимка черной дыры M87*, представленного в 2019 году. С помощью искусственного интеллекта и архивных наблюдений Event Horizon Telescope (EHT) ученые воспроизвели кольцевую структуру вокруг объекта без предварительного задания ее формы.
Метод получил название GenDIReCT. Он реконструирует изображения по данным радиоинтерферометрии, практически исключая влияние ошибок калибровки отдельных телескопов. Вместо стандартного сопоставления сигналов двух антенн алгоритм задействует специальные математические комбинации измерений нескольких телескопов, устойчивые к атмосферным и инструментальным искажениям. Нейросеть, обученная на изображениях, не связанных с астрономией, оценивает эти данные и восстанавливает наиболее вероятную структуру наблюдаемого объекта.
Проверка потребовалась из-за сложности получения снимков черных дыр. Строго говоря, саму черную дыру увидеть невозможно: на снимке запечатлено излучение раскаленного аккреционного диска вокруг нее, а темная центральная область представляет собой гравитационную «тень» объекта, форма которой искажена искривлением света.
EHT объединяет радиотелескопы на разных континентах, фактически создавая виртуальную антенну размером с Землю, однако число измерений остается ограниченным, поэтому итоговая картина требует сложной математической обработки. Выбор алгоритмов и исходных параметров способен влиять на отдельные детали восстановленного изображения.
Разработка принадлежит австралийским ученым из национального научного агентства CSIRO. GenDIReCT применили к наблюдениям M87*, выполненным в 2017, 2018 и 2021 годах. Во всех трех наборах данных система воспроизвела компактное светящееся кольцо с темной центральной областью. Его форма и размеры оказались близки к результатам первичной обработки EHT, хотя метод реконструкции был принципиально иным.
Измеренный угловой диаметр кольца составил 42,2 ± 1,5 микросекунды дуги. На основе этого значения исследователи оценили массу центральной черной дыры примерно в 6,5 ± 0,5 миллиарда масс Солнца.
Результат согласуется с прежними оценками и подтверждает, что кольцевая структура не является искусственным следствием первоначальных методов обработки данных.
Дополнительное сравнение с компьютерными моделями показало, что наблюдаемая структура лучше всего соответствует направлению наблюдения под углом около 20 градусов относительно оси приближающегося релятивистского джета. При этом точную скорость вращения самой черной дыры определить пока не удалось.
Новый метод не устраняет все неопределенности в деталях изображения, включая распределение яркости вдоль кольца. Однако независимое воспроизведение его основной структуры по наблюдениям разных лет значительно укрепляет достоверность знаменитого результата EHT. Разработанная технология может применяться и при обработке других сложных измерений, в том числе в медицинской визуализации и исследованиях землетрясений.
Самое популярное
