Los astrónomos han utilizado el aprendizaje automático para mejorar la imagen del agujero negro M87* obtenida con el Telescopio Event Horizon 2019, la primera imagen directa de un agujero negro jamás tomada.
La primera fotografía de un agujero negro supermasivo ha sido retocada a la «máxima resolución» gracias a la inteligencia artificial (IA).
La icónica imagen de 2019 de M87*, un agujero negro del tamaño del sistema solar situado en el centro del cúmulo de galaxias de Virgo, se hizo agrupando la luz de radio que viajó hasta nosotros a través de 53 millones de años luz de espacio.
Ahora, un nuevo esfuerzo ha utilizado el aprendizaje automático para limpiar la imagen, afinándola para lograr la máxima resolución posible y exponiendo una región central más grande y oscura rodeada de gas brillante que los astrónomos han descrito como un «donut delgado».
Los investigadores publicaron la imagen actualizada el 13 de abril en The Astrophysical Journal Letters.
«Con nuestra nueva técnica de aprendizaje automático, PRIMO, hemos sido capaces de alcanzar la máxima resolución del actual conjunto [de telescopios]», afirma en un comunicado Lia Medeiros, astrónoma del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (Nueva Jersey).
«Como no podemos estudiar los agujeros negros de cerca, el detalle de una imagen desempeña un papel fundamental en nuestra capacidad para comprender su comportamiento».
La anchura del anillo en la imagen es ahora menor en aproximadamente un factor de dos, lo que será una poderosa restricción para nuestros modelos teóricos y pruebas de gravedad.»
El agujero negro Messier 87, que es tan grande como nuestro sistema solar y tiene 6.500 millones de veces la masa del Sol, fue fotografiado por el Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto de ocho radiotelescopios sincronizados a escala mundial.
Los agujeros negros tienen una fuerza gravitatoria tan poderosa que nada (ni siquiera la luz) puede escapar de sus fauces, pero eso no significa que no puedan verse.
Esto se debe a que los agujeros negros activos están rodeados de discos de acreción (vastos anillos de material extraído de nubes de gas y estrellas que orbitan los horizontes de sucesos de los agujeros negros) que se calientan a altas temperaturas por la fricción, produciendo un brillo tenue pero detectable.
A partir de estos débiles destellos de radio, los astrónomos han podido reconstruir la distante singularidad como un agujero en forma de rosquilla rodeado por un halo de luz.
Pero las lagunas en los datos, debidas a la falta de piezas del rompecabezas de luz donde no había radiotelescopios para recibirlas, dejaban la imagen borrosa y poco definida.
Para mejorar la imagen, los investigadores recurrieron a una nueva técnica de IA llamada modelización interferométrica de componentes principales (PRIMO), que analizó más de 30.000 imágenes simuladas de alta fidelidad de acreciones de gas en agujeros negros para encontrar patrones comunes.
A continuación, estos patrones se clasificaron en función de su frecuencia antes de mezclarlos y aplicarlos a la imagen original para obtener una estimación más nítida.
Al cotejar la imagen recién renderizada con los datos del EHT y la teoría sobre el aspecto que debería tener el agujero negro, los investigadores confirmaron que su imagen era una aproximación muy cercana a la real.
Obviamente, esto requería la gran suposición de que el agujero negro tendrá el aspecto que esperamos, pero los investigadores afirmaron que la imagen de 2019 ya ha confirmado las predicciones teóricas sobre su gran detalle.
Esta nueva imagen permitirá un estudio aún más profundo de los efectos extremos producidos por los agujeros cósmicos, donde nuestras teorías de la gravedad y la mecánica cuántica se rompen y se fusionan, añadió el equipo.
«La imagen de 2019 fue sólo el principio», dijo Medeiros. «Si una imagen vale más que mil palabras, los datos subyacentes a esa imagen tienen muchas más historias que contar.
PRIMO seguirá siendo una herramienta fundamental para extraer esos conocimientos.» Noticias inspiradas en livescienc.
