 |
So sánh hình ảnh hố đen M87* trước (trái) và sau (phải) được làm sắc nét bằng thuật toán PRIMO. |
Hình ảnh mang tính biểu tượng năm 2019 về M87* , một hố đen có kích thước bằng hệ Mặt trời ở trung tâm cụm thiên hà Xử Nữ, được tạo ra bằng cách tổng hợp ánh sáng vô tuyến đã truyền tới chúng ta qua 53 triệu năm ánh sáng trong vũ trụ.
Giờ đây, các nhà khoa học đã sử dụng máy học để làm sạch hình ảnh, làm sắc nét hình ảnh để đạt được độ phân giải đầy đủ nhất có thể và để lộ một vùng trung tâm lớn hơn và tối hơn được bao quanh bởi khí phát sáng mà các nhà thiên văn học đã mô tả là "chiếc bánh rán mỏng". Các nhà nghiên cứu đã công bố hình ảnh cập nhật vào ngày 13/4 trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters.
"Với kỹ thuật máy học mới của chúng tôi, PRIMO, chúng tôi có thể đạt được độ phân giải tối đa của mảng của kính viễn vọng hiện tại," tác giả chính Lia Medeiros, nhà thiên văn học tại Viện Nghiên cứu Cao cấp ở Princeton, New Jersey, Mỹ cho biết trong một tuyên bố.
"Vì chúng ta không thể nghiên cứu cận cảnh các hố đen nên chi tiết của hình ảnh đóng một vai trò quan trọng trong khả năng hiểu hành vi của nó. Chiều rộng của vòng trong hình ảnh hiện nhỏ hơn khoảng hai lần, sẽ là một ràng buộc mạnh mẽ đối với các mô hình lý thuyết và kiểm tra lực hấp dẫn của chúng tôi," nhà thiên văn học Lia Medeiros cho biết thêm.
Hố đen Messier 87, rộng bằng hệ Mặt trời của chúng ta và khối lượng gấp 6,5 tỷ lần Mặt trời, được chụp bởi Kính viễn vọng Event Horizon (EHT), một dãy tám kính viễn vọng vô tuyến được đồng bộ hóa toàn cầu.
Các hố đen có lực hấp dẫn mạnh đến mức không có gì (kể cả ánh sáng) có thể thoát khỏi hàm của chúng , nhưng điều này không có nghĩa là không thể nhìn thấy chúng. Điều này là do các hố đen đang hoạt động được bao quanh bởi các đĩa bồi tụ — những vòng vật chất khổng lồ bị tách ra khỏi các đám mây khí và các ngôi sao quay quanh chân trời sự kiện của các hố đen — bị nung nóng đến nhiệt độ nóng đỏ do ma sát, tạo ra ánh sáng yếu ớt nhưng vẫn có thể phát hiện được.
Chính từ những tia sáng vô tuyến mờ nhạt này mà các nhà thiên văn học đã có thể tái tạo lại điểm kỳ dị ở xa như một lỗ của bánh rán được bao quanh bởi một quầng sáng. Nhưng những khoảng trống trong dữ liệu, phát sinh từ các mảnh ghép hình bị thiếu mà không có kính viễn vọng vô tuyến nào ở đó để nhận nó, khiến hình ảnh bị mờ và không rõ nét.
Để làm sắc nét bức ảnh, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang một kỹ thuật AI mới gọi là mô hình giao thoa kế thành phần chính (PRIMO), phân tích hơn 30.000 hình ảnh mô phỏng có độ chính xác cao về sự tích tụ khí của hố đen để tìm ra các mẫu chung. Các mẫu này sau đó được sắp xếp theo mức độ phổ biến của chúng trước khi được trộn với nhau và áp dụng cho ảnh gốc để tạo ra ước tính sắc nét hơn.
Bằng cách kiểm tra hình ảnh mới được kết xuất với dữ liệu EHT và lý thuyết về hố đen trông như thế nào, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng hình ảnh của họ gần đúng với thực tế.
Nhóm nghiên cứu cho biết thêm, hình ảnh mới này sẽ cho phép nghiên cứu kỹ hơn về các hiệu ứng cực đoan do hố sụt vũ trụ tạo ra, nơi các lý thuyết về lực hấp dẫn và cơ học lượng tử của chúng ta bị phá vỡ và hợp nhất.
