Presentan un algoritmo para obtener la primera imagen de un agujero negro

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Ilustración del agujero negro llamado Cygnus X-1 – M.Weiss / NASA / CXC

El Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT y la Universidad de Harvard han desarrollado un algoritmo para producir la primera imagen de un agujero negro.

Este algoritmo sería capaz de hilvanar los datos de archivo de radiotelescopios repartidos por todo el mundo, bajo los auspicios de una cooperación internacional denominada Event Horizon Telescope. El proyecto busca, en esencia, convertir el planeta en un gran plato de radiotelescopio.

“Las longitudes de onda de radio vienen con una gran cantidad de ventajas”, dice en un comunicado Katie Bouman, estudiante graduado del MIT en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, que dirigió el desarrollo del nuevo algoritmo. “Al igual que las frecuencias de radio pasan a través de las paredes, éstas penetran a través del polvo galáctico. Nunca seríamos capaces de verlas en el centro de nuestra galaxia en longitudes de onda visibles, porque hay demasiadas cosas en el medio”.

Debido a su larga longitud de onda, las ondas de radio requieren antenas parabólicas anchas. El mayor radiotelescopio del mundo tiene un diámetro de 300 metros, pero si produjera una imagen de la luna, por ejemplo, sería más borrosa que la imagen vista a través de un telescopio óptico doméstico.

Un pomelo en la Luna

“Un agujero negro está muy, muy lejos y es muy compacto,” dice Bouman. “Es equivalente a tomar una imagen de un pomelo en la Luna, apuntado con un radiotelescopio. Para hacerse una idea de algo tan pequeño, necesitaríamos un telescopio con un diámetro de 10.000 kilómetros, lo que no es práctico, ya que el diámetro de la Tierra no pasa de 13.000 kilómetros”.

La solución del Event Horizon Telescope es coordinar las mediciones realizadas por los telescopios de radio en lugares muy divergentes. En la actualidad, seis observatorios se han inscrito para participar en el proyecto, con mayor probabilidad de seguir.

Pero incluso muchos telescopios dejarían grandes brechas en los datos a medida que se aproximan a una antena de 10.000 kilómetros de diámetro. Llenar los vacíos es el propósito de algoritmos como el de Bouman.

Bouman presentará su nuevo algoritmo, que denomina CHIRP (Continuous High-resolution Image Reconstruction) en la Conferencia Computer Vision and Pattern Recognition.

Interferometría

El Event Horizon Telescope utiliza una tecnología llamada interferometría, que combina la señal detectada por pares de telescopios, de forma que las señales interfieren entre sí. De hecho, CHIRP se podría aplicar a cualquier sistema de imágenes que use la interferometría de radio.

Por lo general, una señal astronómica llegará a cualquiera de los dos telescopios en momentos ligeramente diferentes. Esa diferencia es esencial para la extracción de la información visual de la señal, pero la atmósfera de la Tierra puede hacer las ondas de radio más lentas, exagerando las diferencias en el tiempo de llegada e invalidando el cálculo de la imagen interferométrica.

Bouman ha adoptado una solución algebraica inteligente a este problema: Si se multiplican las mediciones de tres telescopios, los retrasos adicionales causados por el ruido atmosférico se anulan entre sí. Esto significa que cada nueva medición requiere datos de tres telescopios, no sólo dos, y el incremento de la precisión compensa la pérdida de información.

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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