La première image d’un trou noir ressemble à un gâteau « maigre »

(CNN) La première image jamais prise d’un trou noir semble maintenant beaucoup plus claire.

Initialement publié en 2019comme jamais auparavant Image historique du trou noir supermassif au centre de la galaxie Messier 87 a capturé des corps célestes essentiellement invisibles en utilisant l’imagerie directe.

L’image a fourni la première preuve visuelle directe de l’existence de trous noirs, montrant une région sombre centrale enveloppée dans un anneau de lumière qui apparaît plus brillant d’un côté. Les astronomes ont surnommé l’objet le « beignet orange flou ».

Les scientifiques ont maintenant utilisé l’apprentissage automatique pour donner à l’image une mise à niveau plus propre qui ressemble plus à un beignet « maigre », ont déclaré les chercheurs. La région centrale est plus sombre et plus grande, entourée d’un anneau lumineux où le gaz chaud tombe dans le trou noir de la nouvelle image.

La technologie d’apprentissage automatique a été utilisée pour améliorer l’image de l’Event Horizon Telescope Collaboration (à gauche) du trou noir supermassif au centre de Messier 87, produisant une image plus nette.

En 2017, des astronomes ont entrepris d’observer le cœur invisible de la galaxie massive Messier 87, ou M87, près de l’amas de galaxies de la Vierge à 55 millions d’années-lumière de la Terre.

L’Event Horizon Telescope Collaboration, appelée EHT, est un réseau mondial de télescopes qui a pris la première image d’un trou noir. Plus de 200 chercheurs ont travaillé sur le projet pendant plus d’une décennie. Le projet porte le nom de l’horizon des événements, la limite proposée autour d’un trou noir qui marque le point de non-retour où aucune lumière ou rayonnement ne peut s’échapper.

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Pour capturer une image du trou noir, les scientifiques ont combiné la puissance de sept radiotélescopes à travers le monde en utilisant une très longue interférométrie, selon l’Observatoire européen austral, qui fait partie de l’EHT. ce groupe Il a créé un télescope virtuel à peu près de la même taille que la Terre.

Précision maximale atteinte

Les données de l’observation originale de 2017 ont été combinées avec la technologie d’apprentissage automatique pour capturer la pleine résolution de ce que les télescopes ont vu pour la première fois. La nouvelle image plus détaillée a été publiée avec une étude Jeudi en Lettres du journal astrophysique.

a déclaré l’auteur principal de l’étude, Lia Medeiros, boursière postdoctorale en astrophysique à l’École des sciences naturelles de l’Institute for Advanced Study de Princeton, New Jersey, dans un communiqué.

« Parce que nous ne pouvons pas étudier les trous noirs de près, les détails de l’image jouent un rôle important dans notre capacité à comprendre leur comportement. La largeur de l’anneau dans l’image est maintenant environ deux fois plus petite, ce qui sera une forte limitation pour notre modèles théoriques et essais de gravité.

Medeiros et d’autres membres de l’EHT ont développé la modélisation des interférences des composants principaux, ou PRIMO. L’algorithme est basé sur l’apprentissage par dictionnaire où les ordinateurs créent des règles basées sur de grandes quantités de matériel. Si un ordinateur reçoit une série d’images de bananes différentes, plus une formation, il pourrait être en mesure de dire si l’image inconnue contient ou non une banane.

Les ordinateurs utilisant PRIMO ont analysé plus de 30 000 images simulées à haute résolution de trous noirs pour sélectionner des détails structurels communs. Cela a essentiellement permis à l’apprentissage automatique de combler les lacunes de l’image d’origine.

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« PRIMO est une nouvelle approche de la tâche difficile de créer des images à partir d’observations EHT », a déclaré Todd Lauer, astronome au laboratoire de recherche en astronomie optique et infrarouge de la National Science Foundation. NOIRLab. « Il fournit un moyen de compenser les informations manquantes sur l’objet surveillé, qui sont nécessaires pour générer l’image qui aurait été vue avec un seul radiotélescope géant de la taille de la Terre. »

Développement de la recherche sur les trous noirs

Les trous noirs sont constitués d’énormes quantités de matière entassées dans une petite région, selon lui Nasa, qui crée un champ gravitationnel massif qui attire tout ce qui l’entoure, y compris la lumière. Ces puissants phénomènes célestes ont aussi le don de chauffer la matière qui les entoure et de déformer l’espace-temps.

La matière s’accumule autour des trous noirs, chauffée à des milliards de degrés et atteint presque la vitesse de la lumière. La lumière est courbée autour de la gravité du trou noir, ce qui donne l’anneau de photons visible sur l’image. L’ombre du trou noir est représentée par la région centrale sombre.

La confirmation optique des trous noirs sert également de confirmation de La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein. En théorie, Einstein a prédit que les régions denses et compactes de l’espace auraient une gravité si intense que rien ne pourrait s’en échapper. Mais si un matériau chaud sous forme de plasma entoure le trou noir et émet de la lumière, l’horizon des événements peut être visible.

La nouvelle image pourrait aider les scientifiques à effectuer des mesures plus précises de la masse du trou noir. Les chercheurs peuvent également appliquer PRIMO à d’autres observations EHT, y compris celles de Le trou noir au centre de notre galaxie, la Voie lactée.

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« Photo 2019 n’était que le début », a déclaré Medeiros. « Si une image vaut mille mots, les données derrière cette image ont beaucoup plus d’histoires à raconter. PRIMO continuera d’être un outil important pour obtenir de telles informations. »

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