Un puzzle sans image sur la boîte ✛
Un réseau de radiotélescopes dispersés sur toute la planète capte le murmure d'un trou noir lointain. Chaque antenne enregistre un signal, mais comment combiner ces enregistrements si les horloges des stations ne battent pas à la même vitesse et si l'atmosphère déforme les ondes qui arrivent ? Habituellement, les données sont d'abord « calibrées » — ajustées à une référence, mais la référence elle-même peut se tromper. Et alors l'image ressemble à un puzzle assemblé à partir de pièces tordues.
Ce sont précisément ces morceaux « honnêtes » que l'on donne à manger à l'algorithme GenDIReCT. Il fonctionne comme un restaurateur expérimenté : d'abord, il apprend sur des milliers de photographies ordinaires — des chats, des avions, des voitures — puis il prend un ensemble incomplet d'invariants de boucle et complète le tableau. Aucun modèle astrophysique : le modèle ne sait pas à quoi un trou noir « devrait » ressembler, et ne force donc pas le résultat à correspondre aux attentes.
Le test sur des données réelles est impressionnant. Pour le blazar 3C279, l'algorithme a distingué trois amas lumineux, et l'un d'eux se déplaçait à une vitesse apparente dix fois supérieure à celle de la lumière — c'est une illusion créée par un jet relativiste pointé presque vers nous. Pour Centaurus A, on a obtenu deux bords lumineux le long du jet, et leur angle d'ouverture coïncidait avec ce que l'Event Horizon Telescope avait trouvé précédemment.
Auparavant, seules les images de l'horizon des événements étaient obtenues par la collaboration EHT, et les sceptiques demandaient : la complexité du traitement n'introduit-elle pas ce que l'on souhaite voir ? Maintenant, un témoin indépendant apparaît. Il a été entraîné sur des images terrestres, mais il a discerné des jets cosmiques — cela signifie que ces jets sont réellement dans les données, et non dans l'imagination des astronomes.
Le puzzle sans image sur la boîte est assemblé. Et même si des détails manquent, la silhouette générale ne peut plus être confondue : nous avons devant nous les environs d'un trou noir, vus sans un seul télescope de confiance.
Les invariants de fermeture ont été utilisés dès les années 1960 pour découvrir la structure double de la radiogalaxie Cygnus A sans calibration précise des antennes. Dans ce travail, l'algorithme est entraîné sur des photos de chats et d'avions de l'ensemble CIFAR-10, mais il reconstruit néanmoins des jets astrophysiques.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, l'héroïne utilise l'interférométrie pour détecter un signal extraterrestre ; ici, un principe similaire est appliqué à l'imagerie des trous noirs. Dans le film « Interstellar », l'image de Gargantua a été créée par des simulations, et non par des observations réelles — GenDIReCT nous rapproche de l'obtention de telles images à partir de données.