Группа из четырех ученых из австралийского национального научного агентства CSIRO разработала новый метод визуализации, который подтвердил достоверность первого снимка тени черной дыры в центре галактики M87. Это изображение было получено в 2019 году с помощью Event Horizon Telescope (EHT) и стало одним из самых значимых научных кадров современности.
Сложность съемки столь удаленного объекта сравнима с попыткой сфотографировать пончик на Луне, находясь при этом в собственном дворе, отметил ведущий автор исследования Сэмюэл Лай. Результаты работы команды опубликованы в журнале Nature.
Борьба с ошибками обработки
Новый подход к анализу данных EHT позволяет снизить влияние субъективных решений при обработке изображений и минимизировать ошибки калибровки, которые десятилетиями создавали трудности для астрономов. Для этого команда CSIRO применила передовые технологии искусственного интеллекта и машинного обучения, которые помогли выделить структуру черной дыры и отсечь помехи от атмосферы.
При применении этой модели к исходному набору данных Event Horizon Telescope ученые получили изображение черной дыры, размер и форма которой почти идентичны историческому снимку 2019 года. При этом модель заранее не имела информации о том, как должна выглядеть черная дыра.
Технические особенности метода
Ранее в научной среде возникали вопросы о том, насколько финальный снимок M87 был подвержен влиянию методов реконструкции из-за разрозненности данных с телескопов. Для создания таких изображений используется интерферометрия со сверхдлинными базами: сеть телескопов по всему миру объединяется, чтобы имитировать один прибор размером с планету.
Руководитель проекта Нитьянандан Тьягараджан разработал математические алгоритмы для устранения систематических ошибок. В отличие от стандартного метода, основанного на объединении данных по парам телескопов, новая техника использует объединение данных по триплетам.
Значение открытия
Результаты исследования подтверждают, что светящееся кольцо вокруг черной дыры в M87 является реальным астрофизическим объектом, а не артефактом, возникшим в процессе цифровой обработки. Директор Event Horizon Telescope Collaboration Лоран Лоинар назвал метод GenDIReCT элегантным и отметил, что полное совпадение результатов за несколько лет укрепляет уверенность в знаниях о черных дырах.
По словам Тьягараджана, разработанная техника может найти применение и в других областях, включая картографирование землетрясений и медицинскую визуализацию.
