L’intelligenza artificiale conferma che i buchi neri giganti non crescono come pensavamo!

apprendimento automatico (Apprendimento automatico(in inglese) È una tecnologia di intelligenza artificiale che occupa uno spazio sempre maggiore nelle nostre vite e anche nel campo della ricerca scientifica, ad esempio con il programma SETI. un gruppo diAstrofisiciAstrofisici Guidato da ricercatori diUniversità di Bath (Regno Unito) ha utilizzato un metodo di apprendimento automatico, utilizzando le reti cellule nervosecellule nervose Elettronica ispirata ai neuroni biologici cervellocervello Umano che è alla base di tante impreseio perio per Da quasi un decennio – per affrontare un problema non ancora del tutto risolto, un problema di crescita Buchi neri supermassicciBuchi neri supermassicci Che sappiamo si trova nel cuore della maggior parte delle grandi galassie, ad esempio M87.

Per molto tempo, soprattutto grazie alle osservazioni del telescopio Hubble, si è pensato che questi buchi neri, che contengono da un milione a diversi miliardi di masse solari, si fossero formati per fusione dopo la fusione di due galassie. Tuttavia questo fenomeno è ancora un po' misterioso a causa del cosiddetto problema del parsec ultimo, cioè il fatto che se riuscissimo a capire come due buchi neri giganti dopo una fusione galattica tendano a cadere verso il centro della galassia appena formata, dovrebbero si fermano per un periodo più lungo dell'età dell'universo, a diversi anni luce di distanza, nel cuore della galassia.

Un comunicato stampa di Hubble del 2008 ha rivelato 59 immagini di interazioni galattiche. Tuttavia, ogni immagine cattura solo un momento in un processo di collisione durato un miliardo di anni. Questo video mostra diverse visualizzazioni di simulazioni di supercomputer di collisioni tra galassie. Mostrano la sequenza completa della collisione e confrontano le diverse fasi della collisione per le diverse coppie di galassie interagenti osservate da Hubble. Le due galassie a spirale in ciascuna simulazione si torcono, si muovono a spirale e si fondono, abbinando immagini diverse in momenti diversi e da diversi angoli di visione. Attraverso questa combinazione di simulazioni di ricerca e osservazioni ad alta risoluzione, questi giganteschi incidenti possono essere chiariti e compresi meglio. © Istituto di scienze del telescopio spaziale (STScI), NASA

L’intelligenza artificiale supera gli esseri umani nell’identificazione delle collisioni tra galassie

Da più di un decennio un nuovo modello ha preso il posto del vecchio: quello di filamenti di materia oscura fredda che dirigono flussi di idrogeno ed elio verso le galassie, provocando anche la crescita simultanea di buchi neri e galassie supermassicce, come suggerisce il fatto che le masse dei due oggetti concordano quasi sempre con una legge di proporzionalità.

Il team di ricercatori potrebbe aver semplicemente dato più peso all’ipotesi della corrente fredda pubblicandola Avvisi mensili della Royal Astronomical Society (MNRAS) per l'articolo è disponibile anche ad accesso libero all'indirizzo arXiv. L'articolo mostra, tuttavia, che l'effetto delle collisioni e delle fusioni non è né semplice né sufficiente a spiegare la crescita dei buchi neri giganti.

I ricercatori hanno spiegato che il risultato è stato: Rete neuraleRete neurale Nella simulazione delle fusioni tra galassie, sono stati poi applicati alle galassie osservate UniversoUniverso. In un comunicato stampa diUniversità di Bath Quando spieghiamo il lavoro degli astrofisici, apprendiamo che da anni, Un uomo saggioUn uomo saggio Sono stati utilizzati per classificare le immagini che mostrano o meno fusioni di galassie catturate TelescopiTelescopi. Ma gli esseri umani hanno i loro limiti quando cercano di identificare la propria coda MareeMareeflussistellestelle Rapito prima Forze di mareaForze di marea in due galassie in interazione gravitazionale, cioè in fase di fusione o di transito vicino. Di conseguenza, gli studi sulla fusione spesso producono risultati contrastanti quando si considerano i dati curati dall’uomo.

« Quando gli esseri umani cercano fusioni tra galassie, non sempre sanno cosa stanno guardando e usano molta intuizione per decidere se è avvenuta una fusione. Addestrando la macchina a classificare le fusioni, puoi ottenere una lettura più fedele di ciò che stanno effettivamente facendo le galassie. Determinare il ruolo dei buchi neri supermassicci nell’evoluzione delle galassie è cruciale per i nostri studi sull’universo », spiega nel comunicato Matilda Averett MackenzieDottorando nel dipartimento fisicofisico dell'Università di Bath e primo autore dell'articolo MNRAS.

Collisioni galattiche che spostano nubi di gas freddo

Lei e i suoi colleghi hanno dimostrato che le capacità di classificazione dell’intelligenza artificiale da loro addestrata erano superiori a quelle degli esseri umani e hanno fornito identificazioni delle fusioni di galassie in modo più affidabile e, ovviamente, più rapido. Alla fine, gli astrofisici furono in grado di dimostrare che le fusioni stesse non sono fortemente legate alla crescita dei buchi neri e che un serbatoio di… GasGas È anche necessario che ci sia freschezza dentro e al centro della galassia ospite. Sarebbe durante una collisione con una galassia contenente un tale serbatoio TemaTema Il gas nel giacimento potrebbe alimentare il buco nero e quindi produrlo Nuclei attivi delle galassieNuclei attivi delle galassiecome è il caso, ad esempio, delle galassie di Seyfert.

Questo è importante per capire quando una galassia diventa un quasar, cioè quando molta materia finisce per cadere in un buco nero supermassiccio, per un motivo o per un altro. Disco di accumuloDisco di accumulo Può essere di qualsiasi dimensione Sistema solareSistema solare.

In relazione a tale fatturato una stellauna stella Compatto e poi c'è il rilascioenergiaenergia Brillante, rendendo la regione contenente il buco nero e il suo disco di accrescimento luminosa come centinaia di miliardi di stelle. Questa energia può influenzare il contenuto di gas della galassia, ma è proprio questo contenuto che consente la formazione delle stelle. Svuotando una galassia del suo gas e del suo respiro CaloreCalore radiazioni e SlotSlot Quindi la materia generata da un buco nero supermassiccio potrebbe “uccidere” una galassia rendendo impossibile la formazione di nuove stelle fintantoché nella galassia non verrà iniettata una nuova fornitura di gas.

Questo è ciò che Averette McKenzie chiarisce quando dice: Perché le stelle si formino nelle galassie, devono contenere… nuvolenuvole Gas freddi capaci di collassare in stelle. Processi ad alta energia come l’accrescimento di buchi neri supermassicci riscaldano questo gas, rendendolo troppo energetico per collassare o essere espulso dalla galassia. »

Il suo direttore di tesi, Carolyn VelforthAggiunta: Finora tutti hanno studiato le fusioni allo stesso modo: attraverso la classificazione visiva. Utilizzando questo metodo e utilizzando classificatori specializzati in grado di rilevare caratteristiche molto più fini, siamo stati in grado di osservare solo poche centinaia di galassie, non di più. Invece, l’utilizzo dell’apprendimento automatico apre un campo completamente nuovo e molto entusiasmante in cui è possibile analizzare migliaia di galassie contemporaneamente. È possibile ottenere risultati coerenti su campioni molto grandi e in qualsiasi momento è possibile osservare molte proprietà diverse del buco nero. »

Questo lavoro è il risultato della collaborazione tra i partner di BiD4BEST (Applicazioni dei big data per gli studi sull'evoluzione dei buchi neri), la cui innovativa rete di formazione offre corsi di dottorato sulla formazione dei buchi neri supermassicci, si legge in un comunicato stampa dell'Università di Bath.