科学家们使用人工智能来构建一个充满活力的爆发或耀斑的三维模型，该模型发生在银河系中央黑洞（Sagittarius a*（Sgr a*））周围 。这个3D模型可以帮助科学家对整个超级质量黑洞形成动荡的环境的更清晰的了解 。
围绕sgr a的材料存在于一个称为“积聚磁盘 ”的扁平结构中 ，该结构可以定期发作。这些耀斑发生在一系列光波长范围内 ，从高能X射线到低能红外光线和无线电波。
超级计算机模拟表明，Atacama大毫米/亚毫米阵列（ALMA）于2017年4月11日看到的耀斑起源于SGR A*的积聚盘中的两个亮点，它们都面对地球 。这些明亮的斑点在超级质量的黑洞周围旋转 ，质量约为太阳的420万倍 ，而地球和太阳之间的距离约为一半 。约为4700万英里（7500万公里）。
从观察数据中重建这些耀斑并不是卑鄙的壮举 。为了解决这个问题，由加利福尼亚理工学院科学家Aviad Levis领导的团队提出了一种新的成像技术 ，称为“轨道极化层析成像 ” 。该方法与医学计算机断层扫描或CT扫描在全球的医院进行了扫描。
“银河中心周围的紧凑型区域是一个极端的地方 ，在相对论速度下，热磁性的气轨道是一个超大型黑洞（快速接近光线的速度） 。这种独特的环境为高度势力的喷发提供了强烈的爆发 ，被称为爆发 ，使观察性签名在X射线，红外和无线电波长处留下 ，”“最近 ，理论家提出了这种耀斑出现的几种机制，其中一种是通过突然在积聚磁盘内突然形成的非常明亮 ，紧凑的区域 。”
他补充说 ，这项工作的关键结果是恢复了SGR A*无线电亮度的3D结构，在耀斑检测后可能直接看起来像是直接的。
有关的： 银河系核心的超级质量黑洞正在接近宇宙速度限制，拖动时空
列维斯说：“ sgr a*位于我们自己的银河系中心的核心 ，使其成为最近的超级质量黑洞 ，也是研究这种耀斑的主要候选人 。 ”“要有效地做到这一点，当阿尔玛的观察与耀斑一致时 ，您仍然需要运气 。 ”
他解释说 ，2017年4月11日，阿尔玛（Alma）在X射线射击捕获的暴力喷发后直接观察了SGR A*。ALMA获得的无线电数据的周期性信号与SGR A*周围的轨道的期望是一致的 。
Levis补充说：“这促使我们开发了一种计算方法 ，该方法可以从Alma观察到的时间序列数据中提取3D结构 。”“与事件范围望远镜（EHT）2D图像相比 ，我们有兴趣恢复3D体积，为此 ，我们依靠物理建模 ，即光线在黑洞的强力强度范围内沿弯曲的轨迹沿弯曲轨迹如何。 ”
为了取得成果，科学家们研究了源自阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）1915年的重力理论 ，一般相对论 ，然后将这些概念应用于神经网络。然后使用该网络创建SGR A*模型 。
列维斯说：“这项工作是天文学家和计算机科学家之间的独特合作，从AI和引力物理学领域中推进了尖端计算工具，这在第一次尝试揭示了SGR A*的3D无线电发射结构的情况下 ，这是整体重要的一部分 。 ”“结果不是正常的照片；而不是从时间序列观察中提取的计算3D图像 ，该图像通过以预期的物理学来限制气体如何绕黑洞绕黑洞以及如何在此过程中发出同步辐射的预期物理。”
他解释说，团队的计算将3D“排放”放在SGR A*周围的轨道上 ，从任意结构开始。通过射线追踪 ，它是指对光的物理行为的图形模拟，Levis及其同事能够建模Alma如何在未来的时代看到SGR A*周围的结构 。这些型号在耀斑之后10分钟开始 ，然后在20分钟后 ，30分钟后＆mdash;等等 。
Levis补充说：“神经辐射场和一般相对论射线追踪的技术为我们提供了一种开始更改3D结构的方法，直到模型与观测值匹配为止。 ”
该小组发现 ，这确实通过理论预测了SGR A*的环境的结论 ，表明亮度集中在积聚磁盘中的几个小区域 。尽管如此，这项工作的各个方面还是对李维斯和团队的其他成员感到惊讶的 。
研究人员说：“最大的惊喜是 ，我们能够从光曲线观察中恢复3D结构……本质上是一个单一闪烁的像素的视频。 ”“考虑一下：如果我告诉您只能从一个像素中恢复视频 ，您会说这听起来几乎是不可能的 。关键是我们没有恢复任意视频 。
“我们正在恢复黑洞周围发射的3D结构，我们可以利用预期的重力和发射物理学来限制我们的重建。”
Levis补充说，Alma不仅测量了光的强度 ，而且其极化还为团队提供了一个非常有用的信号 ，该信号具有有关SGR A*周围耀斑的3D结构的线索。
展望未来，列维斯说 ，他和团队打算在更改用于限制AI的物理学的参数的同时进行模拟 。
列维斯总结说：“这些结果是令人兴奋的第一步 ，它依赖于这样的信念：sgr a*是一个黑洞，其环境遵守规定的重力和发射模型；我们结果的准确性取决于这些假设的有效性 。 ”“将来 ，我们希望放松这些约束 ，以使其与预期的物理学偏离。
“我们的方法利用了物理与人工智能之间的协同作用，为新令人兴奋的问题打开了大门 ，他们的答案将继续提高我们对黑洞和宇宙的理解 。 ”
该团队的研究于周一（4月22日）发表在《自然天文学》杂志上 。
最初出版在space.com上
