IT之家 4 月 13 日消息，黑洞是一種引力極強的天體，它們的質(zhì)量非常大，但體積非常小，以至于連光都無法逃逸?？茖W(xué)家認為，幾乎每個大型星系的中心都有一個超級大質(zhì)量黑洞，它們的質(zhì)量相當(dāng)于數(shù)十萬到數(shù)十億個太陽。超級大質(zhì)量黑洞通過吞噬周圍的氣體來釋放巨大的能量，形成活躍星系核和類星體。
2019 年，事件視界望遠鏡（EHT）合作組織公布了人類歷史上第一張直接拍攝的黑洞照片。這張照片展示了距離地球 5500 萬光年、質(zhì)量相當(dāng)于 65 億個太陽的 M87 星系中心的超級大質(zhì)量黑洞。我們看到的是一個模糊的橙色圓環(huán)，它是由被加熱到極高溫度并以接近光速旋轉(zhuǎn)的氣體發(fā)出的無線電波組成的。圓環(huán)中間的黑色區(qū)域就是黑洞的事件視界和其陰影?，F(xiàn)在這個光環(huán)更加清晰了，從模糊甜甜圈變成了細長光環(huán)，這是因為一種叫做 PRIMO 的機器學(xué)習(xí)工具的應(yīng)用。
模糊的黑洞圖像沒有展示出 EHT 望遠鏡陣列的最高分辨率，因為它是由分布在全球不同地點的七個望遠鏡收集到的數(shù)據(jù)拼接而成的，數(shù)據(jù)之間有一些缺失。為了解決這個問題，一支研究團隊利用了一種新的機器學(xué)習(xí)技術(shù)，叫做主成分干涉成像模型（PRIMO），來“填補 M87 圖像中的空白”，并首次將 EHT 望遠鏡陣列提升到了最大分辨率。
據(jù)IT之家了解，PRIMO 技術(shù)是通過字典學(xué)習(xí)（Dictionary Learning）來實現(xiàn)的，它可以讓計算機根據(jù)大量的訓(xùn)練材料來生成規(guī)則。研究團隊向 PRIMO 輸入了 3 萬張高保真度的模擬黑洞圖像，涵蓋了各種理論預(yù)測下黑洞如何吸積物質(zhì)的情況。PRIMO 通過尋找模式來識別黑洞，并根據(jù)它們在模擬中出現(xiàn)的頻率進行排序。然后，這些模式就可以結(jié)合 EHT 圖像來生成一張更高清晰度的 M87 黑洞圖像，并揭示出望遠鏡陣列可能遺漏的結(jié)構(gòu)。
這張經(jīng)過 PRIMO 處理后的圖像與 EHT 數(shù)據(jù)和理論黑洞模型相符合。這些模型解釋說，我們看到的明亮圓環(huán)是由于氣體受到黑洞強大引力作用而加速到接近光速，并因此被加熱并發(fā)光，在黑洞無法逃逸光線的邊界 —— 事件視界附近旋轉(zhuǎn)。
“在 2019 年 EHT 公布了第一張視界尺度下黑洞圖像之后，我們又邁出了一個里程碑，首次產(chǎn)生了利用陣列全部分辨率能力得到的圖像”，該項目研究人員 Psaltis 表示，“我們開發(fā)的新機器學(xué)習(xí)技術(shù)為我們的集體工作提供了一個了解黑洞物理的黃金機會?！?/p>
研究小組成員說，使用 PRIMO 來提高 EHT 圖像的分辨率，可以幫助更好地完善對這兩個超大質(zhì)量黑洞特征的估計，包括它們的質(zhì)量、大小以及它們吞噬物質(zhì)的速度。新的機器學(xué)習(xí)技術(shù)也可以應(yīng)用于其他的觀測，比如 EHT 在 2022 年拍攝的人馬座 A 的圖像，這是位于我們銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞。
這項新的研究今天（4 月 13 日）在線發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志通訊》上。
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