Forscher haben maschinelles Lernen verwendet, um ein zuvor veröffentlichtes Bild eines Schwarzen Lochs zu verschärfen. Infolgedessen zeigt das Porträt des Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie Messier 87, über 53 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, einen dünneren Ring aus Licht und Materie, der sein Zentrum in a umgibt Bericht heute veröffentlicht In Die Briefe des astrophysikalischen Journals.
Die Originalbilder wurden 2017 vom Event Horizon Telescope (EHT) aufgenommen, einem Netzwerk von Radioteleskopen rund um die Erde, die zusammen als planetengroßes Super-Imaging-Tool fungieren. Das anfängliche Bild sah aus wie ein „Fuzzy Donut“. beschrieben von NPR, aber die Forscher verwendeten eine neue Methode namens PRIMO, um ein genaueres Bild zu rekonstruieren. PRIMO ist „ein neuartiger, auf Wörterbuchlernen basierender Algorithmus“, der lernt, „auch bei spärlicher Abdeckung High-Fidelity-Bilder wiederherzustellen“, indem er an generierten Simulationen von über 30.000 Schwarzen Löchern trainiert. Mit anderen Worten, es verwendet maschinelle Lerndaten, die auf dem basieren, was wir über die physikalischen Gesetze des Universums – und insbesondere über schwarze Löcher – wissen, um aus den 2017 erfassten Rohdaten eine besser aussehende und genauere Aufnahme zu erstellen.
Schwarze Löcher sind mysteriöse und seltsame Regionen des Weltraums, in denen die Schwerkraft so stark ist, dass nichts entkommen kann. Sie entstehen, wenn sterbende Sterne unter ihrer Schwerkraft in sich zusammenfallen. Infolgedessen drückt der Kollaps die Masse des Sterns auf einen winzigen Raum. Die Grenze zwischen dem Schwarzen Loch und seiner umgebenden Masse wird als Ereignishorizont bezeichnet, ein Punkt ohne Wiederkehr, an dem alles, was ihn überquert (ob Licht, Materie oder Matthew McConaughey), nicht zurückkommt.
„Was wir wirklich tun, ist, die Korrelationen zwischen verschiedenen Teilen des Bildes zu lernen. Und so tun wir dies, indem wir Zehntausende von hochauflösenden Bildern analysieren, die aus Simulationen erstellt wurden“, sagte die Astrophysikerin und Autorin des Artikels Lia Medeiros vom Institute for Advanced Study in Princeton, NJ NPR. „Wenn Sie ein Bild haben, sind die Pixel in der Nähe eines bestimmten Pixels nicht vollständig unkorreliert. Es ist nicht so, dass jedes Pixel völlig unabhängige Dinge tut.“
Die Forscher sagen, dass das neue Bild mit den Vorhersagen von Albert Einstein übereinstimmt. Sie erwarten jedoch, dass weitere Forschungen in den Bereichen maschinelles Lernen und Teleskophardware zu zusätzlichen Überarbeitungen führen werden. „In 20 Jahren ist das Bild vielleicht nicht mehr das Bild, das ich Ihnen heute zeige“, sagte Medeiros. „Es könnte sogar noch besser werden.“