Нейронные сети раскрывают тайны черных дыр
В центре нашей галактики Млечный Путь скрывается загадочный гигант — сверхмассивная черная дыра Стрелец A*. Ученые десятилетиями пытались разгадать ее свойства, но лишь сейчас, благодаря передовым технологиям искусственного интеллекта, астрономы смогли заглянуть глубже в ее природу. Международная команда исследователей под руководством Майкла Янссена из Университета Радбауда (Нидерланды) применила байесовскую нейронную сеть, обученную на миллионах синтетических моделей черных дыр, чтобы извлечь новые данные из наблюдений Event Horizon Telescope (EHT).
Результаты оказались ошеломляющими: *Стрелец A вращается почти с максимально возможной скоростью**, а ее ось направлена прямо на Землю. Более того, анализ показал, что излучение вокруг черной дыры создается не джетами, как предполагалось ранее, а горячими электронами в аккреционном диске. Эти открытия бросают вызов устоявшимся теориям и открывают новые горизонты в изучении сверхмассивных черных дыр.
От первых изображений к глубокому анализу
В 2019 году коллаборация EHT представила миру первое изображение черной дыры в галактике M87, а в 2022 — снимок Стрельца A. Однако за этими историческими кадрами скрывался огромный массив данных, который требовал сложной обработки. Традиционные методы анализа позволяли работать лишь с небольшим количеством моделей, но команда Янссена совершила прорыв, загрузив миллионы синтетических данных в нейронную сеть.
Этот подход позволил не только уточнить параметры черных дыр, но и выявить неожиданные особенности. Например, магнитные поля в аккреционном диске ведут себя не так, как предсказывают классические теории. Кроме того, черная дыра M87, вопреки ожиданиям, вращается медленнее, чем Стрелец A, и в противоположном направлении относительно падающего газа. Ученые предполагают, что это может быть следствием древнего слияния галактик.
Технологический прорыв: как это работает
Масштаб исследования впечатляет: для обработки данных потребовались суперкомпьютеры, распределенные вычисления и сложные алгоритмы. Команда использовала CyVerse для хранения информации, Open Science Grid для высокопроизводительных расчетов, Pegasus для управления рабочими процессами и TensorFlow для обучения нейросети.
«Это не просто анализ данных — это революция в астрофизике», — говорит соавтор исследования Джорди Давелаар из Принстонского университета. Следующим шагом станет подключение Африканского миллиметрового телескопа, который улучшит качество наблюдений и позволит еще точнее проверить Общую теорию относительности Эйнштейна.
Что дальше?
Открытие почти максимального вращения Стрельца A* ставит новые вопросы:
- Почему черные дыры в разных галактиках вращаются с такой разной скоростью?
- Как именно формируются их магнитные поля?
- Можно ли на основе этих данных уточнить модели эволюции галактик?
Использование искусственного интеллекта в астрофизике только начинается, и будущее обещает еще более грандиозные открытия. Как отмечает Янссен, «это лишь первый шаг» — впереди нас ждут новые симуляции, более точные модели и, возможно, полная переоценка природы черных дыр.