Astrônomos divulgam uma imagem melhorada de um buraco negro: NPR

Nell Greenfieldboyce

Os pesquisadores usaram simulações de computador de buracos negros e aprendizado de máquina para gerar uma versão revisada (à direita) da famosa primeira imagem de um buraco negro que foi lançada em 2019 (à esquerda). Medeiros e outros 2023 ocultar legenda

Os pesquisadores usaram simulações de computador de buracos negros e aprendizado de máquina para gerar uma versão revisada (à direita) da famosa primeira imagem de um buraco negro que foi lançada em 2019 (à esquerda).

A primeira imagem icônica de um buraco negro parecia um donut laranja felpudo, mas agora essa imagem foi aprimorada para um anel de fogo, graças a simulações de computador e aprendizado de máquina.

O interior negro deste anel de gases quentes é uma área de estranheza cósmica e uma gravidade tão forte que nada, nem mesmo a luz, consegue escapar. Parece muito maior e mais escuro na imagem atualizada, de acordo com um novo relatório do The Astrophysical Journal Letters.

A imagem mostra o buraco negro M87, um grande buraco a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância, que se acredita ser 6,5 bilhões de vezes mais massivo que o sol. Este é o buraco negro que foi observado em 2017 por uma rede de telescópios ao redor do mundo conhecida como Event Horizon Telescope, que juntos agiam como um radiotelescópio gigante do tamanho da Terra.

Dois anos depois, com muito alarde, a equipe internacional do EHT anunciou que havia produzido a primeira imagem do M87. "Estamos muito, muito orgulhosos e realmente empolgados com essa imagem. Eu realmente me envolvi em fazer essa imagem", disse a astrofísica Lia Medeiros, do Instituto de Estudos Avançados de Princeton, NJ

Mesmo assim, diz ela, "sempre tentaremos melhorar e sempre tentaremos ter uma imagem cada vez melhor".

A ideia de um objeto celeste com gravidade tão forte que não deixa escapar a luz, tornando-o invisível, existe desde o século XVIII. Os astrônomos agora sabem que os buracos negros podem se formar quando uma estrela moribunda colapsa sobre si mesma. Embora o próprio buraco negro não possa ser visto, sua presença pode ser inferida a partir dos efeitos de sua gravidade em seus arredores.

Por exemplo, o gás, a poeira e os detritos que são puxados para dentro de um buraco negro giram e se aquecem à medida que caem para dentro, criando um contorno em torno da besta invisível e insaciável. Esse esboço é o que a equipe EHT conseguiu capturar.

A impressão deste artista retrata um buraco negro supermassivo girando rapidamente cercado por um disco fino de material em rotação, os restos de uma estrela parecida com o Sol. ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser/N. Bartmann ocultar legenda

Mas fazer um retrato de um buraco negro com uma série de telescópios, explica Medeiros, é muito diferente de tirar uma foto com uma câmera comum. "Nós realmente não tiramos uma foto no sentido de que, você sabe, há apenas uma câmera que clica", diz ela.

Em vez disso, os pesquisadores precisam lidar com as lacunas em seus dados, fazendo certas suposições e fazendo uma tonelada de cálculos.

Nesta nova versão da imagem, as lacunas foram preenchidas com a ajuda da física – ou seja, simulações de buracos negros em computador – e aprendizado de máquina. Os pesquisadores geraram mais de 30.000 imagens simuladas de buracos negros, cobrindo uma ampla gama de possibilidades, e depois procuraram padrões comuns nessas imagens.

Os pesquisadores usaram dezenas de milhares de imagens geradas por simulações de buracos negros para treinar seu programa de aprendizado de máquina. Crédito: Medeiros et al. 2023

“O que realmente fazemos é aprender as correlações entre as diferentes partes da imagem. E fazemos isso analisando dezenas de milhares de imagens de alta resolução criadas a partir de simulações”, diz Medeiros. "Se você tem uma imagem, os pixels próximos a um determinado pixel não são completamente não correlacionados. Não é que cada pixel esteja fazendo coisas completamente independentes."