PRIMO yöntemi, 2017 EHT’den(Event Horizon Telescope) elde edilen veriler kullanılarak M87 süper kütleli kara deliğin yeni bir görüntüsünü oluşturmak için kullanıldı. Makine öğreniminin yardımıyla, M87’nin merkezindeki süper kütleli kara deliğin iyi bilinen temsili – bazen “bulanık, turuncu çörek” olarak adlandırılır – ilk resmi dönüşümünden geçti. Güncellenen görüntü, “sıska çörek” görünümüne sahip parlak, biriken gazla çevrili daha büyük, daha karanlık bir merkezi bölgeyi daha da ortaya çıkarıyor. Ekip ilk olarak 2017 yılında Event Horizon Telescope (EHT) ortaklığı tarafından toplanan verileri kullanarak dizinin tam çözünürlüğüne ulaştı.
EHT ortaklığı 2017’de M87 hakkında veri toplamak için küresel çapta halihazırda var olan yedi teleskoptan oluşan bir ağı birbirine bağlayarak “Dünya boyutunda bir teleskop” elde etti. Ancak Dünya’nın tüm yüzeyini teleskoplarla kaplamak mümkün olmadığından, tıpkı bir yapbozun eksik parçaları gibi, verilerde de boşluklar var.
İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden başyazar Lia Medeiros’a göre, “yeni makine öğrenme tekniğimiz PRIMO ile mevcut dizinin maksimum çözünürlüğünü elde etmeyi başardık.” “Kara delikleri yakından inceleyemediğimiz için, bir görüntüdeki ayrıntı düzeyi, nasıl davrandıklarını anlamamız açısından çok önemlidir.
Görüntüdeki halkanın genişliği, teorik teorilerimiz ve yerçekimi testlerimiz için güçlü bir sınır görevi görecek olan yaklaşık iki kat küçülmüştür.
Temel bileşen interferometrik modelleme ya da PRIMO, EHT üyeleri Feryal Özel (Georgia Tech), Tod Lauer (NOIRLab), Lia Medeiros (Institute for Advanced Study) ve Dimitrios Psaltis tarafından oluşturulmuştur. Astrophysical Journal Letters’da “PRIMO ile Yeniden Yapılandırılan M87 Kara Deliğinin Görüntüsü” başlıklı makaleleri yayınlanmıştır.
Lauer, “PRIMO, EHT gözlemlerinden görüntü oluşturmaya yönelik zorlu göreve yeni bir yaklaşımdır” dedi. Dünya büyüklüğünde tek bir devasa radyo teleskop kullanılarak görülebilecek görüntüyü üretmek için gerekli olan, görüntülenen nesne hakkındaki bilgileri telafi etmenin bir yolunu sunuyor.
Bilgisayarların büyük miktarda eğitim verisine dayanarak kurallar üretmesini sağlayan makine öğreniminin bir alt kümesi olan sözlük öğrenimi, PRIMO’nun temelini oluşturuyor. Örneğin, bir bilgisayar yeterince muz fotoğrafı örneği ile eğitilirse, bilinmeyen bir görüntünün muz olup olmadığını söyleyebilir.
Bu basit örneğin ötesinde, makine öğreniminin uyarlanabilirliği Beethoven’ın bitmemiş eserini tamamlamaktan Rönesans tarzında sanat eseri üretmeye kadar çeşitli bağlamlarda gösterilmiştir. Peki teknoloji bilim insanlarına bir kara deliğin görüntüsünü oluşturmada nasıl yardımcı olabilir? Bu soru çalışma ekibi tarafından çoktan ele alındı.
Gaz biriktiren kara deliklerin 30.000’den fazla yüksek sadakatli simüle edilmiş görüntüsü PRIMO kullanılarak bilgisayarlar tarafından incelendi. Simülasyon grubu, kara deliğin maddeyi nasıl emdiğine dair geniş bir senaryo yelpazesinde görsel yapıda tekrar eden kalıplar aradı.
EHT gözlemlerinin çok doğru bir tasvirini ve görüntülerin eksik yapısının yüksek sadakatli bir yaklaşımını üretmek için, çeşitli yapı modelleri simülasyonlarda ne sıklıkta göründüklerine göre sıralandı ve daha sonra harmanlandı. 3 Şubat 2023’te The Astrophysical Journal’da yöntemle ilgili bir yayın yayınlandı.
Medeiros sözlerine şöyle devam etti: “Eksik verilerin olduğu bölgeleri fizik kullanarak daha önce hiç yapılmamış bir şekilde dolduruyoruz.” Bu yöntemin astronomiden tıbba kadar her alanda kullanılan interferometri üzerinde önemli etkileri olabilir.
EHT gözlemlerinin çok doğru bir tasvirini ve görüntülerin eksik yapısının yüksek sadakatli bir yaklaşımını üretmek için, çeşitli yapı modelleri simülasyonlarda ne sıklıkta göründüklerine göre sıralandı ve daha sonra harmanlandı. 3 Şubat 2023’te The Astrophysical Journal’da yöntemle ilgili bir yayın yayınlandı.
Psaltis, “Dizinin tüm çözünürlüğünü ilk kez kullanan bir görüntü oluşturarak bir başka kilometre taşını daha başardık” dedi. “Bir kara deliğin ufuk ölçeğindeki ilk görüntüsünün 2019’da EHT tarafından ortaya çıkarılmasından yaklaşık dört yıl sonra, bir başka kilometre taşına daha imza attık. Yarattığımız yeni makine öğrenimi araçları sayesinde kara delik fiziğini anlamak için artık harika bir fırsatımız var.
Yeni görüntü, M87 kara deliğinin kütlesi ve mevcut görünümünü etkileyen fiziksel faktörler hakkında daha kesin tahminler yapılmasını sağlamalıdır. Veriler ayrıca araştırmacılara daha güvenilir yerçekimi testleri yapma ve olay ufkuna olası alternatiflere (daha koyu çekirdek parlaklığı düşüşüne dayanarak) daha sıkı kısıtlamalar getirme şansı veriyor.
Psaltis, “Dizinin tüm çözünürlüğünü ilk kez kullanan bir görüntü oluşturarak bir başka kilometre taşını daha başardık” dedi. “Bir kara deliğin ufuk ölçeğindeki ilk görüntüsünün 2019’da EHT tarafından ortaya çıkarılmasından yaklaşık dört yıl sonra, bir başka kilometre taşına daha imza attık. Yarattığımız yeni makine öğrenimi araçları sayesinde kara delik fiziğini anlamak için artık harika bir fırsatımız var.
Yeni görüntü, M87 kara deliğinin kütlesi ve mevcut görünümünü etkileyen fiziksel faktörler hakkında daha kesin tahminler yapılmasını sağlamalıdır. Veriler ayrıca araştırmacılara daha güvenilir yerçekimi testleri yapma ve olay ufkuna olası alternatiflere (daha koyu çekirdek parlaklığı düşüşüne dayanarak) daha sıkı kısıtlamalar getirme şansı veriyor.
PRIMO, galaksinin ana kara deliği olan Sgr A*’dan gelen veriler gibi diğer EHT verilerini analiz etmek için de kullanılabilir.
Virgo galaksi kümesi, büyük ve nispeten yakın bir galaksi olan M87’yi içerir. Gizemli bir sıcak plazma jetinin bir asırdan daha uzun bir süre önce merkezinden fırladığı görülmüştür. 1950’lerden başlayarak, o zamanlar yeni olan radyo astronomi alanı galaksinin merkezindeki parlak kompakt radyo yayıcısını ortaya çıkardı. 1960’larda, M87’nin merkezindeki devasa kara deliğin bu aktiviteyi yönlendiren şey olduğu düşünülüyordu.
M87’nin merkezindeki hızlı hareket eden yıldızların ve gazın gözlemlerine dayanarak, 1970’lerde başlayan yer tabanlı teleskoplardan ve daha sonra 1990’larda başlayan Hubble Uzay Teleskobu’ndan yapılan ölçümler, M87’nin aslında Güneş’in kütlesinin birkaç milyar katı ağırlığında bir kara delik içerdiğine dair güçlü kanıtlar sağladı. M87’nin 2017 EHT gözlemleri, en yüksek çözünürlüğü elde etmek için bir araya getirilen çeşitli radyo teleskopları kullanılarak birkaç gün boyunca yapıldı. Bu verilerden bir görüntü oluşturmaya yönelik ilk çaba, 2019’da yayınlanan M87 kara deliğinin artık meşhur olan “turuncu çörek” fotoğrafıyla temsil edildi.
Medeiros, “2019 görüntüsü sadece bir başlangıçtı” dedi. “Eğer bir resim bin kelimeye bedel ise, o resmin altında yatan verilerin anlatacak çok daha fazla hikayesi vardır. PRIMO bu tür içgörülerin elde edilmesinde kritik bir araç olmaya devam edecek.”
Kaynak: ias.edu/news/
