Ученые создали 3D-анимацию того, как в окружении сверхмассивных черных дыр возникают чрезвычайно мощные вспышки. Эти реконструкции базируются на данных радиотелескопа ALMA, а помог в них разобраться искусственный интеллект.
Вспышки вокруг черных дыр
Сами по себе черные дыры не вспыхивают. Однако в окружающих их аккреционных дисках постоянно происходят сложные процессы, которые часто приводят к взрывам. Черная дыра Стрелец А*, находящаяся в центре Галактики, не исключение. Один из них 11 апреля 2017 года наблюдал радиотелескоп ALMA.
В недавно опубликованном в журнале Nature Astronomy исследовании ученых из Калифорнийского технологического института содержится 3D-анимация этого события. Идея ее создания появилась еще в 2021 году, однако реализовать ее оказалось крайне сложно.
Ученые объясняют, что это не видеозапись события, полученная каким-то из телескопов, но и не симуляция, учитывающая только теоретические представления. Полученная картина является реконструкцией того, что происходило на самом деле.
Искусственный интеллект
Ученые, работающие над проектом, также входят в ту команду, которая в 2021 году получила первое в истории изображение сверхмассивной черной дыры с помощью Телескопа горизонта событий. Поэтому они хорошо разбираются в том, как создать изображение на основе труднодоступных данных.
На этот раз они создали технологию под названием «поля нейронного излучения», или NeRF. По сути это — искусственный интеллект, нейронная сеть, рисующая картинки и анимации на основе наборов данных. От всех систем глубинного обучения, которые использовались ранее, она отличается тем, что позволяет создавать 3D-анимации объекта даже тогда, когда он наблюдался только с одного ракурса.
Обычно такое считается невозможным, однако ученые смогли заменить несколько картинок, полученных с разных точек длительным наблюдением с одного ракурса. Искусственный интеллект учел данные о вращении аккреционного диска вокруг черной дыры и смог создать анимацию.
Роль радиотелескопа ALMA
Особую роль во всем этом сыграл массив радиоантенн ALMA, расположенный в Южной Америке. Он имеет одну из самых больших разрешающих способностей в своем классе, и именно это делает его незаменимым в наблюдениях за черной дырой Стрелец А*, которая расположена в 26 тыс. световых лет от нас.
ALMA может не только получать изображения в широком спектре волн, находящихся за пределами видимого диапазона, но и определять их поляризацию и еще ряд параметров. Поэтому началом работы стала своеобразная запись того, что увидел радиотелескоп 11 апреля 2021 года. А дальше ученые использовали NeRF, чтобы превратить его в полноценную 3D-анимацию.
Искусственный интеллект прекрасно справился с этой задачей. Оказалось, что источником вспышки были два компактных образования, которые находились на расстоянии 75 млн км от черной дыры. Это примерно вдвое меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Ученых очень поразила общая картина события и то, как искусственный интеллект смог ее получить из ограниченного набора данных.
По материалам phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/techsfact
