Gracias a las redes neuronales de IA, los astrofísicos pueden comprender mejor los mecanismos de los agujeros negros. Estos intensos fenómenos de acreción, sin embargo, transforman estos agujeros cósmicos en núcleos activos, como los cuásares o las galaxias Seyfert.
El aprendizaje automático o machine learning, una rama de la inteligencia artificial, está ganando importancia y encontrando numerosas aplicaciones, ya sea en nuestra vida diaria o en la investigación científica. Este es particularmente el caso de la programa SETI dedicado a la búsqueda de inteligencia extraterrestre. Un equipo de astrofísicos de la Universidad de Bath (Reino Unido) utilizó una de las técnicas emblemáticas del aprendizaje automático: las redes neuronales artificiales que se inspiran en el funcionamiento de las neuronas biológicas del cerebro humano. Este enfoque ha permitido avances significativos en IA durante la última década. De hecho, los investigadores han aplicado este método al problema que aún no ha sido completamente resuelto. resolvió el crecimiento de agujeros negros supermasivos. Sabemos que estos titánicos objetos cósmicos se encuentran en el corazón de la mayoría de las galaxias grandes como M87.
La IA ha resuelto el “problema del pársec final” de los agujeros negros
Durante mucho tiempo, las observaciones del famoso Telescopio Espacial Hubble alimentaron la teoría de que el crecimiento de agujeros negros supermasivos, colosales abismos gravitacionales que contienen entre un millón y varios miles de millones de masas solares, era principalmente vinculado a fusiones de galaxias.
Sin embargo, este fenómeno sigue siendo en parte enigmático, sobre todo por lo que se llama “el problema final del parsec”. De hecho, si entendemos cómo dos agujeros negros gigantes resultantes de la fusión de dos galaxias tenderán a caer hacia el corazón de la nueva galaxia formada, los modelos predicen que entonces deberían permanecer atrapados a unos años luz de distancia uno del otro durante un tiempo mayor que la edad actual del Universo.
IA para identificar fácilmente los agujeros negros
En los últimos diez años, parece haber surgido un nuevo modelo para explicar el crecimiento conjunto de los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los albergan. Se trata de filamentos de materia oscura fría que canalizan corrientes de hidrógeno y helio hacia las galaxias. Este escenario es consistente con el hecho de que las masas de los agujeros negros y su galaxia anfitriona generalmente siguen la misma ley de proporcionalidad.
Un estudio reciente publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y en arXiv parece respaldar aún más esta hipótesis de que las corrientes frías alimentan el crecimiento de agujeros negros gigantes. Los investigadores muestran que la influencia de las fusiones galácticas No es simple ni suficiente para explicar este fenómeno por sí solo.
Para llegar a esta conclusión, entrenaron una red neuronal artificial en simulaciones de fusiones de galaxias y luego la aplicaron a datos de observación del cosmos. Hasta ahora han sido los seres humanos quienes clasifican visualmente las imágenes telescópicas para identificar fusiones galácticas. Esto se consigue buscando, por ejemplo, rastros de estrellas arrancados por las fuerzas de marea durante este tipo de interacciones gravitacionales. Pero este enfoque llegó a sus límites y generó resultados contradictorios.
Explosión galáctica: las colisiones entre galaxias revelan nubes de gas congelado
yoestudio dirigido por Rebecca Smethurst y su equipo demostraron las capacidades de clasificación superiores de la inteligencia artificial en comparación con los analistas humanos a la hora de identificar fusiones de galaxias en imágenes telescópicas. La IA no sólo ha demostrado ser más fiable, sino también mucho más rápida.
Al final, los astrofísicos pudieron establecer que las fusiones galácticas como tales no están fuertemente correlacionadas con el crecimiento de agujeros negros supermasivos. También parece necesaria la presencia de un depósito de gas frío en el centro de la galaxia anfitriona. Esto es durante una colisión con una galaxia que alberga un depósito de este tipo. que el gas podría luego ser acrecentado por el agujero negroproduciendo así un núcleo de galaxia activo como una galaxia Seyfert.
Este descubrimiento es crucial para comprender el mecanismo por el cual una galaxia se convierte en un cuásar. Es decir, cuando una cantidad significativa de material cae en el pozo gravitacional de un agujero negro supermasivo, formando un disco de acreción del tamaño del sistema solar. La fabulosa energía liberada entonces puede calentar y expulsar gas de la galaxia, deteniendo la formación de nuevas estrellas.
Como explica Avirett-Mackenzie: “Para formar estrellas, las galaxias deben contener nubes de gas frío capaces de colapsar. Pero procesos muy energéticos como la acumulación de agujeros negros supermasivos calientan o expulsan este gas. Esto es lo que hace imposible la formación de estrellas sin nuevo suministro de gas”, añade.
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