“甜甜圈”圖像更新！全分辨率 M87 黑洞圖像生成|世界微動(dòng)態(tài)

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科技日?qǐng)?bào)訊 （記者張佳欣）人類首張黑洞照片就仿佛一個(gè) " 模糊的橙色甜甜圈 "，但在機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助下，這一來(lái)自 M87 星系中心的黑洞正式 " 改頭換面 "。新圖像進(jìn)一步展示了一個(gè)更大、更暗的中心區(qū)域，周?chē)h(huán)繞著明亮的吸積氣體。美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)使用了在 2017 年聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)的 " 事件視界望遠(yuǎn)鏡 "（EHT）合作組織獲得的數(shù)據(jù)，首次實(shí)現(xiàn)了陣列的全分辨率。相關(guān)論文已發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。

最初由 EHT 合作組織于 2019 年拍攝的 M87 超大質(zhì)量黑洞（左）；和 PRIMO 算法生成的新圖像（右）。圖片來(lái)源：EHT 小組 / 普林斯頓高級(jí)研究所

2017 年，集結(jié)了地球上 8 臺(tái)無(wú)線電波望遠(yuǎn)鏡的 EHT 成功拍攝到了 M87 超大質(zhì)量黑洞的影子。然而，數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了缺口，就像拼圖游戲中缺失的碎片。普林斯頓大學(xué) EHT 小組成員表示，利用新機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù) PRIMO，他們能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前陣列的最大分辨率。PRIMO 能夠根據(jù)大量訓(xùn)練材料生成規(guī)則。例如，如果向計(jì)算機(jī)提供一系列不同的香蕉圖像，經(jīng)過(guò)充分的訓(xùn)練，它能確定一張未知的圖像是不是香蕉。

研究小組表示，利用 PRIMO，計(jì)算機(jī)分析了 3 萬(wàn)多張黑洞吸積氣體的高保真模擬圖像。這些圖集涵蓋了黑洞如何吸積物質(zhì)的廣泛模型，以便尋找圖像結(jié)構(gòu)中的共同模式。各種結(jié)構(gòu)模式根據(jù)它們?cè)谀M中出現(xiàn)的頻率進(jìn)行分類，進(jìn)而混合，以高度準(zhǔn)確地顯示黑洞圖像，同時(shí)，還提供對(duì)圖像缺失結(jié)構(gòu)的高保真估計(jì)。

該團(tuán)隊(duì)表示，新繪制的圖像與 EHT 數(shù)據(jù)和理論預(yù)期是一致的。生成圖像需要假設(shè)缺失信息的適當(dāng)形式，而 PRIMO 也做到了這一點(diǎn)。