Zespół naukowców z Radboud University w Holandii opracował nową metodę analizy danych z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT) — globalnej sieci radioteleskopów, która w 2019 roku po raz pierwszy sfotografowała cień czarnej dziury w galaktyce M87, a w 2022 roku ukazała obraz Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki.
Zamiast polegać na ograniczonym zestawie symulacji, jak miało to miejsce we wcześniejszych badaniach, naukowcy tym razem wykorzystali miliony wygenerowanych komputerowo obrazów czarnych dziur. Kluczową rolę odegrała tu bayesowska sieć neuronowa — samouczący się model sztucznej inteligencji, który porównywał dane z rzeczywistych obserwacji z milionami możliwych scenariuszy. Pozwoliło to nie tylko formułować precyzyjniejsze przewidywania, ale także wyznaczać poziom niepewności, co znacząco zwiększyło wiarygodność wniosków.
Czytaj także: Ta gwiazda przez 10 mld lat swojego życia przeleciała z zewnątrz galaktyki. Aż do samego jej centrum
Analiza nowych danych przyniosła zdumiewające wyniki. Według zespołu naukowców czarna dziura Sagittarius A* wiruje niemal z maksymalną możliwą prędkością, a jej oś obrotu skierowana jest niemal bezpośrednio w stronę Ziemi. To zmienia nasze rozumienie dynamiki w centrum Drogi Mlecznej.
Co więcej, promieniowanie, które wcześniej przypisywano dżetowi — strumieniowi cząstek emitowanych z biegunów czarnej dziury, w rzeczywistości pochodzi głównie z ekstremalnie gorących elektronów w dysku akrecyjnym, czyli wirującym wokół czarnej dziury pierścieniu materii. Dodatkowo zaobserwowano nietypowe zachowanie pól magnetycznych, które nie pasują do dotychczasowych modeli teoretycznych.
Zespół badawczy nie ograniczył się do naszej galaktyki. Nowa metoda została również zastosowana do analizy czarnej dziury M87, słynnej z pierwszego obrazu opublikowanego w 2019 roku. Choć M87 również obraca się szybko, nie osiąga prędkości Sagittarius A*. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że obrót tej czarnej dziury jest przeciwny do kierunku rotacji materii w jej dysku akrecyjnym. Taki układ mógł powstać w wyniku dawnego zderzenia z inną galaktyką.
Czytaj także: Sensacyjne odkrycie w centrum Drogi Mlecznej. Naukowcy nie spodziewali się tego znaleźć
Zastosowanie sztucznej inteligencji na taką skalę wymagało ogromnych zasobów obliczeniowych. Zespół korzystał z wielu wyspecjalizowanych narzędzi i usług: CyVerse do przechowywania danych, OSG OS Pool do wykonywania obliczeń o wysokiej przepustowości, Pegasus do zarządzania przepływem pracy oraz Max Planck Computing and Data Facility do trenowania sieci neuronowych. Wśród używanego oprogramowania znalazły się m.in. TensorFlow, Horovod oraz CASA — narzędzia dobrze znane w świecie analizy danych astronomicznych.
Wyniki badań opublikowane zostały w artykułach naukowych na łamach prestiżowego periodyku naukowego Astronomy & Astrophysics. To znaczący krok naprzód — nie tylko w badaniu konkretnych obiektów, ale również w sposobie, w jaki prowadzona jest analiza danych w astronomii. Autorzy prac podkreślają jednak, że to dopiero początek. Wraz z budową Afrykańskiego Teleskopu Milimetrowego (African Millimetre Telescope) i rozwojem nowych technik analitycznych, naukowcy będą mogli jeszcze dokładniej testować ogólną teorię względności Einsteina w ekstremalnych warunkach.