La primera imagen icónica de un agujero negro parecía una rosquilla naranja difusa, pero ahora esa imagen se ha convertido en un anillo de fuego, gracias a las simulaciones por computadora y el aprendizaje automático.
El interior negro de este anillo de gases calientes es una región de rareza cósmica y fuerte gravedad de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Se ve mucho más grande y más oscuro en la imagen mejorada, según las novedades. un informe en Cartas de revistas astrofísicas.
La imagen muestra el agujero negro M87, un agujero supermasivo a unos 55 millones de años luz de distancia que se cree que es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. Este es el agujero negro que fue descubierto en 2017 por una red de telescopios en todo el mundo conocida como Telescopio de horizonte de eventosque juntos sirvieron como un radiotelescopio gigante del tamaño de la Tierra.
Dos años más tarde, con bombos y platillos, el equipo internacional EHT anunciar Han producido la primera imagen de M87. dice el astrofísico Lea Medeiros del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, NJ
Sin embargo, como ella dice, «siempre trataremos de mejorar y siempre intentaremos obtener una imagen cada vez mejor».
La idea de un cuerpo celeste con una gravedad tan fuerte que no dejaría escapar la luz, haciéndola invisible, existe desde el siglo XVIII. Los astrónomos ahora saben que los agujeros negros pueden formarse cuando una estrella moribunda colapsa sobre sí misma. Aunque el agujero negro en sí no se puede ver, su existencia se puede deducir de los efectos de su gravedad en su entorno.
Por ejemplo, el gas, el polvo y los escombros que ingresan a un agujero negro giran a su alrededor y se calientan a medida que cae hacia adentro, creando un contorno alrededor del monstruo invisible e insaciable. Este esquema es lo que el equipo de EHT pudo capturar.
Medeiros explica que hacer una foto de un agujero negro con un grupo de telescopios es muy diferente a tomar una foto con una cámara común. «No tomamos una foto en el sentido de que, ya sabes, solo hay una cámara para hacer clic», dice ella.
En cambio, los investigadores tienen que lidiar con las lagunas en sus datos haciendo ciertas suposiciones y haciendo muchos cálculos.
En esta nueva versión de la imagen, los vacíos se han llenado con la ayuda de la física, es decir, simulaciones por computadora de agujeros negros, y el aprendizaje automático. Los investigadores generaron más de 30.000 imágenes simuladas de agujeros negros, cubriendo una amplia gama de posibilidades, y luego buscaron patrones comunes dentro de esas imágenes.
«Lo que realmente estamos haciendo es aprender las asociaciones entre diferentes partes de la imagen”, dice Medeiros. «Y lo hacemos analizando decenas de miles de imágenes de alta resolución que se han generado a partir de simulaciones». «Si tienes una imagen, los píxeles cercanos a cualquier píxel dado no están completamente descorrelacionados. No es que cada píxel haga cosas completamente independientes».
Aprender las conexiones entre las partes de las imágenes, dice, les ayudó a llenar mejor los espacios creados por los datos faltantes. La nueva imagen resultante concuerda con la anterior, pero el anillo de gases calientes que orbitan alrededor del agujero negro es notablemente más delgado.
“El hecho de que el ancho del anillo sea aproximadamente dos veces menor es muy emocionante”, dice Medeiros.
Es un descubrimiento que les ayudará a comprender qué sucede cuando la materia orbita y cae en un agujero negro.
«Si cae más materia en el agujero negro, se creará un anillo más grueso. Y si cae menos materia, se creará un anillo más delgado, ¿verdad?». Dice.
Hasta ahora, todo sigue pareciendo consistente con las predicciones de Albert Einstein. Esto también es cierto para el único agujero negro jamás fotografiado, que es Uno En el centro de la Vía Láctea. Como señaló este consorcio de investigación.
Medeiros cree que las mejoras continuas en el software informático y el hardware del telescopio mejorarán cada vez más la imagen del agujero negro M87.
«En 20 años, la imagen puede no ser la que les muestro hoy», dice. «Podría ser mejor.»
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