İlk Kara Delik Görüntüsü Yapay Zeka Tarafından Keskinleştirildi

Nisan 2019'da gök bilimciler, insanlığın bilimdeki en büyük başarılarından birini açıkladı - bir kara deliğin ilk görüntüsü. (Tabii ki, fotoğraf doğrudan kara deliğin kendisine ait değildi, bu imkansız olurdu. Daha sonra bunun hakkında daha fazla konuşacağız.) Şimdi, görüntüyü keskinleştiren yeni bir makine öğrenimi tekniği sayesinde, yeni bir versiyon yayınlandı ve M87* hiç bu kadar iyi görünmemişti.

Bu ilk tarihi yayından bu yana, Samanyolu'nun merkezinde yer alan kendi süper kütleli kara deliğimiz Sagittarius A*'nın da ilk görüntüsünü aldık, ancak Messier 87, 2019'da işlem gördüğünde, ne bekleyeceğini bilemeyen sıradan bir gözlemci için biraz... bulanıktı.

Bir yapay zeka yenilemesi geçiren bu yeni görüntü, cismin karanlık merkezi bölgesini ve kara deliğe düşen sıcak gazdan kaynaklanan beklenmedik şekilde dar parlak halkayı daha iyi gösteriyor. İlgili araştırmacılar, bunun, bazı akıllı telefonların kameralarının görüntü özelliklerini artırmak için yaptığı gibi, boşlukları doldurmak için yapay zeka kullanmak olmadığını, bunun yerine Olay Ufku Teleskobu (EHT) iş birliğinden elde edilen orijinal verileri kullanarak EHT'nin tam çözünürlüğünü gerçekten temsil etmek için yeni geliştirdikleri program aracılığıyla çalıştırmak olduğunu vurgulamak istiyor.

EHT iş birliğinin orijinal bir üyesi olan baş yazar Lia Medeiros, bir açıklamada, "Yeni makine öğrenimi tekniğimiz PRIMO ile mevcut dizinin maksimum çözünürlüğünü elde edebildik. Kara delikleri yakından inceleyemeyeceğimiz için, bir görüntüdeki ayrıntı, onun davranışını anlama yeteneğimizde kritik bir rol oynar. Görüntüdeki halkanın genişliği şimdi yaklaşık iki kat daha küçük, bu da teorik modellerimiz ve çekim testlerimiz için güçlü bir sınırlama olacaktır.” diyor.

 

Fakat en baştan başlayalım. Nisan 2017'de EHT iş birliği, dünya çapında yedi radyo teleskobunu aynı yöne bakacak şekilde döndürdü, fikir, Dünya boyutunda bir teleskop yaratacağıydı. Amaçları iddialıydı: süper kütleli bir kara deliğin olay ufkunun gölgesini görselleştirmek, ki başardılar. Bu ilk görüntüden önce, bir kara deliğe bakmanın tek yolu dolaylı olarak cismin kendisinden çok etkilerini gözlemlemekti. Kara delikler, çevresinde ışık dahil hiçbir şeyin kaçamayacağı kadar güçlü bir kütleçekim alanı oluşturan cisimlerdir.

Bu uçurumun tam kenarında olay ufku (turuncu halkanın orta kenarı, yığılma diski), kara deliğin çekiminden kaçmak için ışık hızından daha hızlı hareket etmeniz gereken eşik yer alır - ve Einstein'ın özel görelilik teorisine göre, uzayda hiçbir şey ışık hızından daha hızlı hareket edemez. Gök bilimcilerin fotoğrafını çekmeyi başardığı M87* olay ufkunun gölgesidir.

Şimdiye ilerleyelim ve EHT'nin bazı üyeleri, yapay zekaya binlerce örneğe maruz bırakarak "kuralların" öğretildiği sözlük öğrenimine dayanan PRIMO (temel bileşen interferometrik modelleme) adını verdikleri şeyi geliştirdiler. PRIMO'yu EHT'nin M87* verilerine uygulamak, görüntülerde ortak kalıplar bulmak için olay ufkunun 30.000 yüksek doğrulukta simüle edilmiş görüntüsünü analiz etti. Sonuçların harmanlanması, EHT'nin gözlemlerinin çok daha keskin, ve yine de son derece doğru, bir temsilini oluşturdu ve bu da orijinal görüntüdeki bazı eksik verileri tahmin etmeyi başardı.

Orijinal EHT verilerinden ve PRIMO ile yeniden oluşturulmuş M87* karşılaştırması.

 

Ekip ayrıca yeni görüntünün hem orijinal verilerle hem de M87*'nin neye benzediğine dair teorik beklentilerle tutarlı olduğunu doğruladı. Bu yeni tekniği kullanmak, kütlesinin ve diğer davranışlarının daha doğru ölçümlerine yol açabilir. Sıradaki Sagittarius A* bile olabilir. 

Medeiros, "2019 görüntüsü sadece başlangıçtı. Bir resim bin kelimeye bedelse, bu görüntünün altında yatan verilerin anlatacak daha çok hikayesi var. PRIMO, bu tür bilgileri elde etmede kritik bir araç olmaya devam edecek.” dedi.

Çalışma The Astrophysical Journal'da yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.