В апреле 2019 года коллаборация Event Horizon Telescope (EHT, "Телескоп горизонта событий") показала первое в истории изображение чёрной дыры. Объект находится в центре галактики M87, примерно в 55 миллионах световых лет от Земли. Кольцеобразная структура на снимке быстро стала одним из самых узнаваемых научных образов современности.

На изображении видна тёмная "тень" чёрной дыры, очерченная светом раскалённого газа, который вращается вокруг неё. Это соответствовало предсказаниям общей теории относительности Эйнштейна и подкрепляло давнюю идею о том, что в центрах галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры.

Однако позже у учёных возникли разногласия: насколько точно в первой публикации переданы детали и структура кольца. Новая работа, опубликованная в журнале Nature, перепроверила исходные наборы данных с помощью новых методов. Результаты не только подтверждают прежнюю работу, но и дают свежий взгляд на структуру кольца.

Получить такой снимок крайне сложно. По словам авторов, это сравнимо с фотографированием пончика на Луне с Земли. Чтобы добиться нужной чёткости, потребовался бы телескоп размером с планету. EHT объединил сигналы радиотелескопов по всему миру, создав виртуальный телескоп земного масштаба.

В первой публикации участвовали четыре независимые команды обработки изображений. Все они получили кольцеобразную структуру, но мелкие детали у них различались. Такие расхождения могут возникать из-за человеческих и алгоритмических предубеждений при построении изображения. Кроме того, одна из работ поставила под сомнение саму кольцевую природу источника.

Отдельная трудность - ошибки измерений. Каждый радиотелескоп вносит искажения из-за своих приборов или атмосферы Земли. Обычно астрономы оценивают эти погрешности и корректируют их при анализе, но остаточные ошибки могут привести к неверным выводам. Чтобы справиться с этим, исследователи разработали метод объединения данных под названием "инварианты замыкания". Вместо пар измерений он использует тройки - три измерения телескопов сразу. Это позволяет устранить атмосферные и приборные ошибки и получить более чистую информацию о структуре объекта.

Для обработки данных авторы создали метод машинного обучения GenDIReCT. Чтобы снизить предвзятость, модель обучали на земных изображениях - кошках, собаках и автомобилях, - поэтому она не знала, как выглядит чёрная дыра. Метод прошёл множество проверок, в том числе на реальных данных других галактик, например Центавра A. После этого процедуру обучения и тестирования зафиксировали, чтобы человеческие предубеждения не повлияли на результат.

4 декабря 2025 года полностью проверенный метод впервые "посмотрел" на наблюдения EHT для M87. Во всех наборах данных кольцевая структура оказалась устойчивой. Её вид и диаметр соответствовали чёрной дыре массой 6,5 миллиарда солнечных масс, которую наблюдают почти "в лицо" - как если смотреть сверху в глаз урагана.

При прямом сравнении с изображениями коллаборации EHT новый результат совпал по диаметру и общей ориентации. Различия есть в мелких деталях - ширине кольца и яркости вдоль окружности, - но общая структура та же. Чтобы показать, что успех не зависит только от машинного обучения, учёные разработали и второй метод обработки на основе традиционной статистики. Он также подтвердил структуру на новых данных.

Авторы подчёркивают: работа даёт независимое подтверждение структуры сверхмассивной чёрной дыры в центре M87. В будущем метод может пригодиться и в других задачах, где данные множества датчиков объединяют для картирования неизвестных структур, - например, в медицинской визуализации или при изучении землетрясений.

Источник: Phys.org