천문학자들이 개선된 블랙홀 이미지 공개 : NPR

넬 그린필드보이스

연구원들은 블랙홀의 컴퓨터 시뮬레이션과 기계 학습을 사용하여 2019년에 공개된 유명한 블랙홀의 첫 번째 이미지(왼쪽)의 수정된 버전(오른쪽)을 생성했습니다. Medeiros et al 2023 캡션 숨기기

연구원들은 블랙홀의 컴퓨터 시뮬레이션과 기계 학습을 사용하여 2019년에 공개된 유명한 블랙홀의 첫 번째 이미지(왼쪽)의 수정된 버전(오른쪽)을 생성했습니다.

블랙홀의 첫 번째 상징적인 이미지는 흐릿한 주황색 도넛처럼 보였지만 이제는 컴퓨터 시뮬레이션과 머신러닝 덕분에 그 그림이 불타는 고리로 선명해졌습니다.

이 뜨거운 가스 고리의 검은 내부는 우주의 기이함과 강력한 중력으로 인해 빛조차도 빠져나올 수 없는 영역입니다. The Asphysical Journal Letters의 새로운 보고서에 따르면 업그레이드된 이미지에서는 훨씬 더 크고 어두워 보입니다.

사진은 M87 블랙홀을 보여줍니다. 이 블랙홀은 약 5,500만 광년 떨어져 있으며 태양보다 질량이 65억 배 더 큰 것으로 추정됩니다. 이것은 2017년에 지구 크기의 거대한 전파 망원경 역할을 하는 이벤트 호라이즌 망원경(Event Horizon Telescope)으로 알려진 전 세계 망원경 네트워크에 의해 관찰된 블랙홀입니다.

2년 후, 많은 환호와 함께 국제 EHT 팀은 M87의 첫 번째 이미지를 제작했다고 발표했습니다. 뉴저지주 프린스턴 고등연구소 천체물리학자 리아 메데이로스(Lia Medeiros)는 "우리는 그 이미지가 매우 자랑스럽고 매우 기대된다"고 말했다.

그럼에도 불구하고 그녀는 "우리는 항상 발전하려고 노력할 것이며 항상 더 나은 이미지를 갖기 위해 노력할 것"이라고 말합니다.

중력이 너무 강해서 빛이 새어 나오지 않아 보이지 않게 되는 천체에 대한 생각은 18세기부터 존재해 왔습니다. 이제 천문학자들은 죽어가는 별이 스스로 붕괴할 때 블랙홀이 형성될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 블랙홀 자체는 볼 수 없지만 주변 환경에 대한 중력의 영향을 통해 블랙홀의 존재를 유추할 수 있습니다.

예를 들어, 블랙홀로 끌려간 가스, 먼지, 파편은 내부로 떨어지면서 소용돌이치며 가열되어 볼 수 없고 만족할 수 없는 짐승 주위에 윤곽선을 만듭니다. 그 개요는 EHT 팀이 포착할 수 있었던 것입니다.

이 예술가의 인상은 태양과 같은 별의 잔재물인 회전하는 물질로 이루어진 얇은 원반으로 둘러싸인 빠르게 회전하는 초대질량 블랙홀을 묘사합니다. ESO, ESA/허블, M. Kornmesser/N. 바르트만 캡션 숨기기

그러나 Medeiros는 일련의 망원경으로 블랙홀의 초상화를 만드는 것은 일상적인 카메라로 사진을 찍는 것과는 매우 다르다고 설명합니다. "우리는 실제로 딸깍거리는 카메라가 하나만 있다는 의미에서 사진을 찍는 것이 아닙니다."라고 그녀는 말합니다.

대신, 연구자들은 특정 가정을 하고 수많은 계산을 수행하여 데이터의 공백을 처리해야 합니다.

이 새로운 버전의 이미지에서는 물리학, 즉 블랙홀의 컴퓨터 시뮬레이션과 기계 학습의 도움으로 공백이 메워졌습니다. 연구자들은 다양한 가능성을 포괄하는 30,000개 이상의 블랙홀 시뮬레이션 이미지를 생성한 다음 해당 이미지 내에서 공통 패턴을 찾았습니다.

연구원들은 블랙홀 시뮬레이션으로 생성된 수만 개의 이미지를 사용하여 기계 학습 프로그램을 훈련했습니다. 신용: Medeiros et al. 2023년

Medeiros는 "우리가 실제로 하는 일은 이미지의 서로 다른 부분 사이의 상관관계를 배우는 것입니다. 그래서 우리는 시뮬레이션에서 생성된 수만 개의 고해상도 이미지를 분석하여 이를 수행합니다"라고 말합니다. "이미지가 있는 경우 특정 픽셀에 가까운 픽셀이 완전히 상관되지 않은 것은 아닙니다. 각 픽셀이 완전히 독립적인 작업을 수행하는 것은 아닙니다."