​Prima imagine a unei găuri negre reprezintă un moment de referință pentru știință, mai ales fiindcă a fost nevoie de opt radiotelescoape sincronizate perfect și de o colaborare excelentă între oamenii de știință din toată lumea. Imaginea mult-așteptată nu ar fi putut fi obținută fără contribuția lui Katie Bouman care acum are 29 de ani și care în 2016 a contribuit la crearea unor algoritmi ce au permis obținerea acestei imagini cu gaura neagră situată la 54 de milioane de ani lumină de Terra. Amănunt interesant, întreg proiectul EHT a costat 40 milioane euro până acum, sumă mică față de alte proiecte care nu au avut așa impact mare.

Katie BoumanFoto: Facebook

Gaura neagră din galaxia M87 are un diametru de aproximativ 40 miliarde de km și o masă de trei milioane de ori mai mare decât a Terrei. Interesant este că, deși au fost cercetate două găuri negre, cea din M87 și cea din centrul galaxiei noastre, Sagittarius A, imaginea provine de la cea mai îndepărtată. Mai exact, gaura neagră din M87 este de 1.500 de ori mai mare decât cea din galaxia noastră, dar și de 2.000 de ori mai îndepărtată.

Se poate vedea un cerc negru înconjurat de un inel strălucitor ”de foc”, iar partea de jos este mai strălucitoare, imaginea fiind comparată de unii jurnaliști cu un ”zâmbet din cosmos”, dar unul dintre cercetătorii principali a asemuit gaura cu ”porțile iadului”. iar alți cercetători au numit-o ”monstru”, pentru dimensiunile ei.

Imaginea prezentată nu este o simplă poză, sau o fotografie în stilul celor captate cu celebrul telescop Hubble, ci este rodul unei metode numită interferometrie și a unei colaborări dintre opt radiotelescoape situate în locuri izolate din lume, precum Polul Sud sau deșertul Atacama.

EHT folosește tehnica numită interferometrie, prin care astronomi de la observatoare din diverse colțuri ale lumii observă simultan același obiect și apoi datele sunt combinate și colectate pe un supercomputer. Analiza datelor a durat aproape doi ani și imaginea de acum este combinată din observațiile tuturor radiotelescoapelor.

Dar până aici a fost un drum lung și la algoritmii care au permis obținerea acestei imagini speciale a contribuit și Katie Bouman care acum are 29 de ani, iar în 2016 a avut un rol crucial în dezvoltarea algoritmilor care au dus la combinarea cu succes a datelor colectate de cele opt radiotelescoape.

”Încercăm să obținem imaginea a ceva ce este foarte foarte mic pe cer. Este ca și când ai încerca să fotografiezi o portocală pe suprafața lunii”, spunea Katie Bouman, cea care a denumit algoritmul CHIRP (Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors.

CHIRP a fost dezvoltat în 2016 de cercetători de la trei instituții: Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory și Haystack Observatory de la MIT plus Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Proiectul își propunea să ”transforme întreaga planetă într-un uriaș radiotelescop”. Sună pompos, însă chiar așa este, fiindcă semnalele astronomice ajung pe diferite frecvențe la radiotelescoape și oamenii de știință au trebuit să găsească o soluție, astfel încât calculele să aibă acuratețe și să poată fi extrase informații vizuale.

Bouman a găsit o soluție viabilă pentru problemă: ”Dacă sunt multiplicate măsurătorile de la trei telescoape, întârzierile cauzate de ”zgomotul” atmosferic se anulează reciproc. Asta înseamnă că pentru fiecare nouă măsurătoare este nevoie de date de la trei radiotelescoape, nu doar de la două, iar creșterea preciziei compensează pierderea unor informații”

Echipa în care a lucrat Bouman a luat datele ”disparate” și ”perturbate de zgomot de imagine” culese de cele opt radiotelescoape și a încercat să creeze o imagine, iar Bouman s-a ocupat de verificarea imaginilor și de parametrii de imaging.

”Am dezvoltat moduri de a genera date sintetice, am folosit diverși algoritmi și am testat ”în orb” pentru a vedea dacă putem recupera o imagine”, a spus Bouman, citată de CNN. ”Nu am vrut să dezvoltăm doar un algoritm, ci diferiți algoritmi care să conțină variate presupoziții. Dacă toate duc la aceeași structură generală, atunci căpătăm tot mai multă încredere”.

De precizat că datele de la radiotelescoape au fost procesate de patru echipe independente, cu diverși algoritmi pe care i-au testat față de diverse modele. La final, imaginile obținute de fiecare dintre cele patru echipe erau aproape identice, dovadă că observațiile au fost corect interpretate.

Surse: CNN, National Geographic, TechCrunch, BBC