科学家利用人工智能重建银河系超大质量黑洞爆发的高能耀斑 - {$web_name} 该结构可以周期性地耀斑

（左）银河系中心超大品质黑洞人马座A*（右）Sgr A*周围耀斑的3D模拟图像（图片来源：uux.cn/EHT Collaboration/Aviad Levis）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Robert Lea）：科学家们使用AI兴办了银河系中心黑洞人马座a*（Sgr a*）周围发生的高能爆发或耀斑的三维模型。这个3D模型可以合作科学家更清晰地知晓超大品质黑洞周围形成的动荡生态。
围绕Sgr A*旋转的物质存在于一个被称为“吸积盘”的扁平结构中，该结构可以周期性地耀斑。这些耀斑发生在一系列波长的光中，从高能X射线到低能红外光和无线电波。推荐一览
超级计算机模拟表明，阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）在2017年4月11日目睹的耀斑源于Sgr a*吸积盘中的两个致密物质亮点，这两个亮点都面向地球。这些亮点围绕着品质约为太阳420万倍的超大品质黑洞旋转，而黑洞的距离约为地球和太阳距离的一半。大约4700万英里（7500万公里）。
依据观测资料以3D方式重建这些耀斑绝非易事。怀念过去一览为知晓决这个难题，由加州理工学院科学家Aviad Levis领导的团队提出了一种名为“轨道偏振断层扫描”的新成像技术。这种方法与全球医院开展的医学计算机断层扫描（CT）没有什么各异。
Levis告诉Space.com：“银河系中心周围的致密区域是一个极端的地方，在这里，热的磁化气体以相对论速度（接近光速）绕着超大品质黑洞管理。这种独特的生态为被称为耀斑的高能喷发提供了动力，耀斑会在X射线、红外和无线电波长下留下观测特征。最近，理论家们提出了这种耀斑呈现的几种机制，其中之一是快速显卡热点经由吸积盘中忽然形成的极其明亮、致密的区域。”
他补充道，这项岗位的核心结局是，在探测到耀斑后，Sgr A*周围无线电亮度的3D结构或许会直接重启。
从单个分辨率兴办黑洞
Levis说：“Sgr A*位于我们银河系的中心，是距离我们最近的超大品质黑洞，也是探究此类耀斑的首要候选者。”。“要有效地做到这一点，当ALMA观测与耀斑重合时，你依然需要运气。业内奥斯卡一览”
他阐释说，2017年4月11日，ALMA在X射线取景到一次剧烈喷发后直接观察到了Sgr A*。ALMA获得的无线电资料具有一个周期性通讯，与Sgr a*周围轨道的预期通讯一致。
Levis补充道：“这促使我们开发了一种计算方法，可以从ALMA观测到的时间序列资料中提取3D结构。”。“与Sgr A*的事情视界望远镜（EHT）2D图像相比，我们对重启3D体积感兴趣，为此，我们依赖于对光如何在黑洞的强大引力场中沿着弯曲轨迹研究的物理建模。”

银河系中心的超大品质黑洞Sgr A*首次在偏振光中呈现。（图片来源：uux.cn/EHT Collaboration）
以便做到他们的结局，科学家们探究了源自阿尔伯特·爱因斯坦1915年引力理论广义相对论的物理学，然后将这些有关超大品质黑洞的概念使用到神经联网中。然后，这个联网被用来兴办Sgr a*模型。
Levis说：“这项岗位是天文学家和计算机科学家之间的独特兴办，他们从AI和引力物理领域合作了尖端计算工具，在首次使用揭示Sgr a*周围的3D无线电发射结构时，每一种工具都贡献了整体的重大组成若干。”。“结局不是一张普通价值上的图像；相反，它是一张从时间序列观测中提取的计算3D图像，经由将神经联网与气体如何绕黑洞管理以及同步辐射在这个过程中如何发射的预期物理约束在一起。”
他阐释说，该团队经由计算将3D“排放物”放置在Sgr A*周围的轨道上，从任意结构着手。经由光线追踪，即对光的物理行为的图形模拟，Levis及其同仁能够模拟ALMA在前方如何目睹Sgr A*周围的结构。这些模型在耀斑发生10分钟后着手，然后是20分钟后，30分钟后，以此类推。
Levis补充道：“神经辐射场和普通相对论射线追踪技术为我们提供了一种着手改变3D结构的方法，直到模型与观测结局相匹配。”。
探究小组察觉，这提供了有关Sgr A*周围生态的结论，这些结论的确是理论预测的，表明亮度集中在吸积盘中的几个小区域。尽管如此，这项岗位的某些方面还是让莱维斯和团队其他成员感到惊讶。
探究人员说：“最大的惊喜是，我们能够从光曲线观测中重启3D结构……本质上是一个闪烁分辨率的影像。”。“想想看：假如我告诉你，你可以从一个分辨率重启影像，你会说这听起来差不多不或许。核心是我们没有重启任意的影像。”。
“我们正重启黑洞周围发射的3D结构，我们可以运用预期的引力和发射物理来约束我们的重建。”
Levis补充道，ALMA不只测量光的强度，还测量光的偏振，这一事实为探究小组提供了一个信息丰富的通讯，提供了有关Sgr a周围耀斑三维结构的线索*
Levis强调，前方他和团队打算在改变用于约束AI的物理参数的另外开展模拟。
Levis归纳道：“这些结局是令人兴奋的第一步，它依赖于这样一种信念，即Sgr A*是一个黑洞，其生态遵循条例的引力和发射模型；我们的结局的精确性取决于这些假设的有效性。”。“前方，我们期盼放松这些限制，允许偏离预期的物理。
“我们的方法运用了物理学和AI之间的合作作用，为新的、令人兴奋的难题开启了大门，这些难题的答案将持续合作我们对黑洞和宇宙的理解。”
该团队的探究于周一（4月22日）发表在《自然天文学》杂志上。