La IA nos hace ver mejor la primera imagen directa de un agujero negro supermasivo

Los astrónomos han utilizado el aprendizaje automático para agudizar la imagen del Event Horizon Telescope de 2017 del agujero negro M87*, la primera imagen directa de un agujero negro jamás tomada. La "resolución completa" obtenida por Inteligencia Artificial (IA) arroja resultados impresionantes, brindando nuevas herramientas a los científicos para avanzar en la comprensión de estas misteriosas estructuras.

Un equipo de especialistas en distintas áreas de la ciencia, pertenecientes al Instituto de Estudios Avanzados (IAS) de Princeton, en Estados Unidos, ha utilizado el aprendizaje automático para “limpiar” la imagen del agujero negro M87*, mejorando su definición hasta obtener la resolución más completa posible con la tecnología actual. 

Según un artículo publicado en Live Science, la icónica imagen de 2017 de Messier 87 o M87*, un agujero negro supermasivo que es tan ancho como nuestro Sistema Solar y posee 6.500 millones de masas solares, ubicado en el centro del cúmulo de galaxias de Virgo, fue la primera imagen directa obtenida de este tipo de estructuras. Se logró al agrupar la luz en frecuencias de radio que había viajado hasta nosotros, atravesando una distancia de 53 millones de años luz a lo largo del espacio interestelar.

Un aporte trascendente

"Con nuestra nueva técnica de aprendizaje automático, denominada PRIMO, pudimos lograr la resolución máxima de M87* que puede obtenerse en este momento. Dado que no podemos estudiar los agujeros negros de cerca, el detalle de una imagen juega un papel fundamental en nuestra capacidad para comprender su comportamiento”, indicó en un comunicado del IAS la científica Lía Medeiros, líder del grupo de investigación.

El aporte del sistema de Inteligencia Artificial permitió exponer una región central más grande y más oscura rodeada de gas brillante, que los astrónomos no habían podido identificar en la imagen original. La imagen actualizada y los progresos obtenidos sirvieron como base para un nuevo estudio, publicado recientemente en The Astrophysical Journal Letters. 

Vale recordar que la fotografía original fue el producto del trabajo del Event Horizon Telescope, una red global de observatorios de radio que también hizo un aporta importante en la obtención en 2022 de la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la Vía Láctea.

Llenando vacíos de información

Para afinar la imagen, los investigadores recurrieron a una nueva técnica de IA denominada modelado interferométrico de componentes principales (PRIMO), que logró analizar más de 30.000 imágenes simuladas de alta resolución de acumulaciones de gas de agujeros negros, hasta encontrar patrones comunes. Posteriormente, estos patrones se clasificaron según su frecuencia, hasta aplicarse a la imagen original de M87*.

En el esfuerzo original, EHT utilizó una red de siete telescopios preexistentes en todo el mundo para recopilar datos sobre M87, creando un "telescopio del tamaño de la Tierra". Sin embargo, como no es factible cubrir toda la superficie de la Tierra con telescopios, aparecen “lagunas” o faltantes en los datos. El sistema de Inteligencia Artificial PRIMO proporciona una forma de compensar la información faltante sobre el objeto que se observa, generando así la imagen que se habría visto utilizando un único radiotelescopio gigantesco del tamaño de nuestro planeta.