Uzyskanie pierwszego w historii obrazu czarnej dziury w 2017 roku było jednym z ważniejszych przełomów w nauce w ostatnich latach. Badaczom udało się połączyć obserwatoria z całego świata w jeden gigantyczny Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) i pokazać nam, jak wygląda supermasywna czarna dziura w samym centrum Galaktyki Panna A (M87). Po czterech latach od publikacji zdjęcia (zaprezentowano je dopiero w kwietniu 2019 roku) do pracy zaprzęgnięto jednak sztuczną inteligencję.
Naukowcy ulepszyli obraz czarnej sprzed czterech lat
Teraz zespół naukowców z amerykańskiego centrum badawczego NOIRLab, postanowił poddać analizie słynny obraz czarnej dziury, wykorzystując jednak do pracy PRIMO, nowy algorytm oparty o możliwości sztucznej inteligencji. Celem naukowców było ulepszenie obrazu, a wyniki ich badań pojawiły się właśnie na łamach czasopisma "The Astrophysical Journal Letters". Gwoli wyjaśnienia, oryginalny obraz czarnej dziury w M87 jest odwzorowaniem danych zebranych przez radioteleskopy wchodzące w skład EHT i przedstawia nie samą czarną dziurę (której fizycznie nie da się zobaczyć, bo pochłania całe światło), ale otaczający ją dysk akrecyjny - rozgrzaną, świecącą materię stopniowo opadającą za horyzont zdarzeń (czyli poza granicę, zza której z czarnej dziury nie ma już ucieczki).
Z powodu niedoskonałości EHT, zdjęcie sprzed kilku lat nie było jednak najlepszej jakości - przede wszystkim obraz był mało szczegółowy. Sztuczna inteligencja pozwoliła naukowcom w wiarygodny sposób uzupełnić brakujące dane i lepiej oddać na ilustracji obszar, na którym znajduje się czarna dziura. Jak tłumaczą autorzy, podczas prac stworzono 30 tys. wiernych symulacji dysku akrecyjnego czarnej dziury w M87, opartych o dane z oryginalnego obrazu. Następnie wykorzystano je wszystkie do wygenerowania finalnego pliku. Na nowej fotografii znacznie lepiej możemy dojrzeć horyzont czarnej dziury, który - dzięki lepszej szczegółowości - zyskał swój prawidłowy kształt. Obraz poprawiony przez algorytm PRIMO widoczny jest na poniższym porównaniu po prawej stronie:
Porównanie obrazów czarnej dziury przed (po lewej) i po (po prawej) 'ulepszeniu' fot. L. Medeiros (Institute for Advanced Study), D. Psaltis (Georgia Tech), T. Lauer (NSF's NOIRLab), and F. Ozel (Georgia Tech)
Autorom badania udało się też potwierdzić, że ulepszony obraz jest zgodny z danymi z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń oraz z teoretyczną wiedzą na temat horyzontów zdarzeń czarnych dziur. Efekty prac mają z kolei pozwolić naukowcom na dokładniejsze oszacowanie masy czarnej dziury w M87 oraz parametrów, które wpływają na obecny wygląd jej dysku akrecyjnego.
