Nova Imagem do Buraco Negro Supermassivo de M87

A imagem icônica do buraco negro supermassivo no centro de M87  teve sua primeira reformulação oficial com a ajuda do aprendizado de máquina. A nova imagem expõe ainda mais uma região central que é maior e mais escura, cercada pelo gás brilhante em forma de um "donut magro". A equipe usou os dados obtidos pela colaboração do Event Horizon Telescope (EHT) em 2017 e alcançou, pela primeira vez, a resolução total da matriz.

Em 2017, a colaboração do EHT usou uma rede de sete telescópios pré-existentes em todo o mundo para coletar dados sobre o M87, criando um “telescópio do tamanho da Terra” para formar aprimeira imagem de um buraco negro, divulgada em 2019. No entanto, como é inviável cobrir toda a superfície da Terra com telescópios, surgem lacunas nos dados – como peças faltando em um quebra-cabeça.

"Com nossa nova técnica de aprendizado de máquina, PRIMO (modelagem interferométrica de componentes principais), conseguimos atingir a resolução máxima da matriz atual", diz a principal autora Lia Medeiros, do Instituto de Estudos Avançados. "Como não podemos estudar os buracos negros de perto, o detalhe de uma imagem desempenha um papel crítico em nossa capacidade de entender seu comportamento. A largura do anel na imagem agora é menor em cerca de um fator de dois, o que será um restrição poderosa para nossos modelos teóricos e testes de gravidade."

“Estamos usando a física para preencher regiões de dados ausentes de uma forma nunca antes feita usando aprendizado de máquina”, acrescentou Medeiros. "Isto pode ter implicações importantes para a interferometria, que desempenha um papel em áreas como exoplanetas e medicina."

Buraco negro supermassivo M87 originalmente fotografado pela colaboração EHT em 2019 (esquerda); e nova imagem gerada pelo algoritmo PRIMO usando o mesmo conjunto de dados (à direita). Crédito: Medeiros et al. 2023

A equipe confirmou que a imagem recém-renderizada é consistente com os dados do EHT e com as expectativas teóricas, incluindo o anel brilhante de emissão que se espera ser produzido pelo gás quente caindo no buraco negro. A geração de uma imagem exigia assumir uma forma apropriada das informações ausentes, e o PRIMO fez isso com base na descoberta de 2019 de que o buraco negro M87 em detalhes amplos parecia o previsto.

“Aproximadamente quatro anos após a primeira imagem em escala horizontal de um buraco negro ter sido revelada pelo EHT em 2019, marcamos outro marco, produzindo uma imagem que utiliza a resolução total da matriz pela primeira vez”, afirmou Psaltis. “As novas técnicas de aprendizado de máquina que desenvolvemos fornecem uma oportunidade de ouro para nosso trabalho coletivo entender a física dos buracos negros”.

Fonte: NASA