La icónica imagen del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia m87 ha sido renovada. La inteligencia artificial ha reconstruido una versión más nítida de la primera imagen de un agujero negro a partir de mediciones.
Hace cuatro años, los astrónomos presentaron la primera fotografía de un agujero negro, tomada por el telescopio del horizonte de sucesos (eht). Más concretamente, se trataba de una imagen del anillo de materia caliente que rodea al agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia m87, a una distancia de 55 millones de años luz.
Ahora, un grupo de investigadores estadounidenses ha desarrollado una nueva técnica de aprendizaje automático (una forma de inteligencia artificial) para mejorar y hacer más nítida esta imagen. En la nueva imagen, el agujero negro borroso y brillante se ha transformado en un anillo más estrecho y ardiente. El punto negro del centro también se ha hecho más grande y oscuro.
Los agujeros negros no emiten luz por sí mismos. El anillo borroso que se ve en las fotos procede de nubes brillantes de gas que orbitan a su alrededor. La gravedad increíblemente fuerte del agujero negro supermasivo desvía esa luz. Esto da como resultado un anillo de luz alrededor de una “sombra” oscura dentro de la cual reside el agujero negro.
Datos antiguos imagen nueva
Para la nueva imagen, el grupo de investigación utilizó las mismas mediciones eht de 2017 que se emplearon para la primera fotografía del agujero negro. Por tanto, no se emplearon observaciones adicionales.
¿Cómo reconstruyeron los investigadores una foto más nítida utilizando los mismos datos? “Una foto nítida del agujero negro requeriría un telescopio del tamaño de la tierra”, explica la astrónoma lia medeiros, del instituto de estudios avanzados de EE. UU. “No podemos construir un telescopio tan grande. Se utilizó un equipo de telescopios, repartidos por toda la tierra. Por eso no disponemos de toda la información necesaria para una imagen nítida, y tenemos que utilizar algoritmos informáticos para rellenar los huecos”.
Para rellenar esos huecos, medeiros y sus colegas han desarrollado el programa informático de inteligencia artificial PRIMO. PRIMO utiliza lo que se conoce como aprendizaje de diccionario. En este caso, eso significa que el programa aprende de un gran conjunto de entrenamiento de más de treinta mil simulaciones informáticas de nubes de gas alrededor de agujeros negros. Utilizando ese conocimiento, rellena los huecos. El aprendizaje de diccionario se ha utilizado anteriormente para completar la décima sinfonía de beethoven.
Suposiciones
PRIMO tuvo que hacer una serie de suposiciones para llegar a una nueva imagen nítida. “La hipótesis principal es que la imagen se parece en líneas generales a un anillo”, afirma medeiros. “Esa hipótesis es razonablemente segura, porque la primera foto ya lo mostraba claramente. Además, preferimos que la imagen coincida en líneas generales con las imágenes simuladas de nuestro conjunto de entrenamiento”.
Para evitar que PRIMO favorezca injustamente las imágenes que coinciden con las expectativas de los astrónomos, se incluyeron deliberadamente simulaciones menos probables.
La nueva imagen coincide en gran medida con la primera imagen de 2019. No hubo grandes sorpresas, dice Medeiros. “La principal diferencia es que el anillo es la mitad de ancho y la mancha oscura del centro es más grande y más oscura”.
Esta nueva información puede ser utilizada por los astrónomos para probar la teoría de la relatividad de Einstein y otras teorías que predicen cómo se comporta la materia cuando gira alrededor de un agujero negro. También podrán empezar a determinar con mayor precisión la masa del agujero negro, que es unos 6500 millones de veces la de nuestro Sol. Después, el grupo de investigación tiene previsto utilizar PRIMO para obtener una imagen más nítida del agujero negro situado en el centro de la Vía Láctea.