أخبار تقنية تقنية تكنولوجيا شروحات مراجعات تقنية مقالات معلوماتية

يستخدم التعلم الآلي لشحذ الصورة الأولى للثقب الأسود

alwaliأبريل 13, 2023آخر تحديث: أبريل 13, 2023

يستخدم التعلم الآلي لشحذ الصورة الأولى للثقب الأسود

شاهد العالم بسعادة عندما كشف العلماء عن أول صورة على الإطلاق لثقب أسود في عام 2019 ، تظهر الثقب الأسود الضخم في وسط مجرة Messier 87. الآن ، تم تحسين هذه الصورة وشحذها باستخدام تقنيات التعلم الآلي. تم تطوير هذا النهج ، المسمى PRIMO أو نمذجة قياس التداخل للمكون الرئيسي ، من قبل بعض نفس الباحثين الذين عملوا في مشروع Event Horizon Telescope الأصلي الذي التقط صورة للثقب الأسود.

جمعت تلك الصورة بيانات من سبعة تلسكوبات راديوية حول العالم عملت معًا لتشكيل مصفوفة افتراضية بحجم الأرض. في حين أن هذا النهج كان فعالًا بشكل مثير للدهشة في رؤية مثل هذا الجسم البعيد الذي يقع على بعد 55 مليون سنة ضوئية ، إلا أنه يعني وجود بعض الفجوات في البيانات الأصلية. تم استخدام نهج التعلم الآلي الجديد لملء تلك الفجوات ، مما يتيح الحصول على صورة نهائية أكثر وضوحًا ودقة.

طور فريق من الباحثين ، بما في ذلك عالم فلك مع NOIRLab التابع لمؤسسة NSF ، تقنية جديدة للتعلم الآلي لتعزيز دقة ووضوح صور قياس التداخل الراديوي. لإثبات قوة نهجهم الجديد ، والذي يسمى PRIMO ، ابتكر الفريق نسخة جديدة عالية الدقة من صورة Event Horizon Telescope الأيقونية للثقب الأسود الهائل في مركز Messier 87 ، وهي مجرة إهليلجية عملاقة تقع 55 مليونًا. سنوات ضوئية من الأرض. صورة الثقب الأسود الهائل M87 المنشورة أصلاً بواسطة EHT التعاون في عام 2019 (على اليسار) ؛ وصورة جديدة تم إنشاؤها بواسطة خوارزمية PRIMO باستخدام نفس مجموعة البيانات (يمين). — صورة الثقب الأسود فائق الكتلة M87 التي نُشرت في الأصل بواسطة تعاون Event Horizon Telescope في عام 2019 (على اليسار) ؛ وصورة جديدة تم إنشاؤها بواسطة خوارزمية PRIMO باستخدام نفس مجموعة البيانات (يمين). L. Medeiros (معهد الدراسات المتقدمة) ، D. Psaltis (Georgia Tech) ، T. Lauer (NSF’s NOIRLab) ، F. Ozel (Georgia Tech)

قالت المؤلفة الرئيسية للبحث ، ليا ميديروس من معهد الدراسات المتقدمة ، “باستخدام أسلوب التعلم الآلي الجديد ، PRIMO ، تمكنا من تحقيق أقصى دقة للمصفوفة الحالية” إفادة. بما أننا لا نستطيع دراسة الثقوب السوداء عن قرب ، فإن التفاصيل في الصورة تلعب دورًا مهمًا في قدرتنا على فهم سلوكها. أصبح عرض الحلقة في الصورة الآن أصغر بنحو ضعفين ، وهو ما سيكون قيدًا قويًا لنماذجنا النظرية واختبارات الجاذبية “.

تم تدريب PRIMO باستخدام عشرات الآلاف من الصور النموذجية التي تم إنشاؤها من محاكاة الغاز المتراكم على ثقب أسود. من خلال تحليل الصور التي نتجت عن هذه المحاكاة للأنماط ، كان PRIMO قادرًا على تحسين البيانات لصورة EHT. الخطة هي أنه يمكن استخدام نفس الأسلوب للملاحظات المستقبلية من تعاون EHT أيضًا.

“PRIMO هو نهج جديد للمهمة الصعبة المتمثلة في تكوين صور من ملاحظات EHT ،” قال باحث آخر ، Tod Lauer من NOIRLab التابع لمؤسسة NSF. “إنه يوفر طريقة للتعويض عن المعلومات المفقودة حول الكائن الذي تتم ملاحظته ، وهو أمر مطلوب لتوليد الصورة التي كان يمكن رؤيتها باستخدام تلسكوب راديو عملاق واحد بحجم الأرض.”

في عام 2022 ، تابع تعاون EHT صورته للثقب الأسود في M87 مع صورة مذهلة للثقب الأسود في قلب مجرة درب التبانة ، بحيث تكون هذه الصورة هي الهدف التالي للتوضيح باستخدام هذه التقنية.

قال ميديروس: “كانت صورة عام 2019 مجرد البداية”. “إذا كانت الصورة تساوي ألف كلمة ، فإن البيانات الأساسية لتلك الصورة بها العديد من القصص لترويها. ستظل PRIMO أداة مهمة في استخراج مثل هذه الأفكار “.

تم نشر البحث في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.