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La primera foto jamás tomada de un agujero negro se ve un poco más nítida ahora.
Lanzado originalmente en 2019el sin precedentes imagen histórica del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87 capturó un objeto celeste esencialmente invisible utilizando imágenes directas.
La imagen presentó la primera evidencia visual directa de que existen agujeros negros, mostrando una región central oscura encapsulada por un anillo de luz que parece más brillante en un lado. Los astrónomos apodaron al objeto «dona naranja difusa».
Ahora, los científicos han utilizado el aprendizaje automático para darle a la imagen una actualización más limpia que se parece más a una dona «delgada», dijeron los investigadores. La región central es más oscura y más grande, rodeada por un anillo brillante a medida que el gas caliente cae en el agujero negro en la nueva imagen.
En 2017, los astrónomos se propusieron observar el corazón invisible de la galaxia masiva Messier 87, o M87, cerca del cúmulo de galaxias de Virgo, a 55 millones de años luz de la Tierra.
Event Horizon Telescope Collaboration, llamada EHT, es una red global de telescopios que capturó la primera fotografía de un agujero negro. Más de 200 investigadores trabajaron en el proyecto durante más de una década. El proyecto recibió su nombre del horizonte de eventos, el límite propuesto alrededor de un agujero negro que representa el punto de no retorno donde la luz o la radiación no pueden escapar.
Para capturar una imagen del agujero negro, los científicos combinaron la potencia de siete radiotelescopios de todo el mundo utilizando interferometría de línea de base muy larga, según el Observatorio Europeo Austral, que forma parte del EHT. esta matriz creó efectivamente un telescopio virtual del mismo tamaño que la Tierra.
Los datos de la observación original de 2017 se combinaron con una técnica de aprendizaje automático para capturar la resolución completa de lo que vieron los telescopios por primera vez. La nueva imagen más detallada, junto con un estudio, fue lanzada el jueves en Las cartas del diario astrofísico.
«Con nuestra nueva técnica de aprendizaje automático, PRIMO, pudimos lograr la resolución máxima de la matriz actual», dijo la autora principal del estudio, Lia Medeiros, becaria posdoctoral en astrofísica en la Facultad de Ciencias Naturales del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey, en un comunicado.
“Dado que no podemos estudiar los agujeros negros de cerca, el detalle de una imagen juega un papel fundamental en nuestra capacidad para comprender su comportamiento. El ancho del anillo en la imagen ahora es más pequeño por un factor de dos, lo que será una poderosa restricción para nuestros modelos teóricos y pruebas de gravedad”.
Medeiros y otros miembros de EHT desarrollaron el modelado interferométrico de componentes principales, o PRIMO. El algoritmo se basa en el aprendizaje del diccionario en el que las computadoras crean reglas basadas en grandes cantidades de material. Si a una computadora se le da una serie de imágenes de diferentes plátanos, combinada con algo de entrenamiento, podría saber si una imagen desconocida contiene o no un plátano.
Las computadoras que utilizan PRIMO analizaron más de 30,000 imágenes simuladas de alta resolución de agujeros negros para seleccionar detalles estructurales comunes. Esto permitió que el aprendizaje automático esencialmente llenara los vacíos de la imagen original.
«PRIMO es un nuevo enfoque para la difícil tarea de construir imágenes a partir de observaciones EHT», dijo Tod Lauer, astrónomo del Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias, o NOIRLab. “Proporciona una forma de compensar la información faltante sobre el objeto que se observa, que se requiere para generar la imagen que se habría visto utilizando un único radiotelescopio gigantesco del tamaño de la Tierra”.
Los agujeros negros están formados por enormes cantidades de materia comprimida en un área pequeña, según NASA, creando un campo gravitatorio masivo que atrae todo a su alrededor, incluida la luz. Estos poderosos fenómenos celestiales también tienen una forma de sobrecalentar el material que los rodea y deformar el espacio-tiempo.
El material se acumula alrededor de los agujeros negros, se calienta a miles de millones de grados y alcanza casi la velocidad de la luz. La luz se curva alrededor de la gravedad del agujero negro, lo que crea el anillo de fotones que se ve en la imagen. La sombra del agujero negro está representada por la región central oscura.
La confirmación visual de los agujeros negros también actúa como confirmación de La teoría de la relatividad general de Albert Einstein. En la teoría, Einstein predijo que las regiones densas y compactas del espacio tendrían una gravedad tan intensa que nada podría escapar de ellas. Pero si los materiales calientes en forma de plasma rodean el agujero negro y emiten luz, el horizonte de eventos podría ser visible.
La nueva imagen puede ayudar a los científicos a realizar mediciones más precisas de la masa del agujero negro. Los investigadores también pueden aplicar PRIMO a otras observaciones de EHT, incluidas las del agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
“La imagen de 2019 fue solo el comienzo”, dijo Medeiros. “Si una imagen vale más que mil palabras, los datos subyacentes a esa imagen tienen muchas más historias que contar. PRIMO seguirá siendo una herramienta fundamental para extraer tales conocimientos”.
