Podríamos detectar un nuevo tipo de agujero negro gracias a una IA de bizcho de espejo

Los esfuerzos para comprender el universo podrían obtener un impulso de una IA desarrollada por Google Deepmind. El algoritmo, que puede reducir el ruido no deseado hasta 100 veces, podría permitir que el Observatorio de onda gravitacional del interferómetro láser (LIGO) detecte un tipo particular de agujero negro que hasta ahora nos ha elegido.

Ligo está diseñado para detectar las ondas gravitacionales producidas cuando objetos como agujeros negros espiral entre sí y chocar. Estas olas cruzan el universo a la velocidad de la luz, pero las fluctuaciones que causan en el espacio-tiempo son extremadamente pequeñas, 10,000 veces más pequeño que el núcleo de un átomo. Desde sus primeras observaciones Hace 10 añosLigo ha registrado tales señales producidas por casi 100 colisiones de agujeros negros.

Para hacerlo, el experimento consiste en dos observatorios en los EE. UU., Cada uno con dos brazos de 4 kilómetros de largo que se establecen perpendiculares entre sí. Los láseres se transmiten por cada brazo, reflejados por espejos precisos al final y luego se comparan usando un interferómetro. La longitud de los brazos se cambia por una pequeña cantidad a medida que las ondas gravitacionales los lavan, y esto se registra cuidadosamente para construir una imagen del origen de estas señales.

El problema es que se requiere una precisión tan exigente que incluso las ondas o nubes de océano lejanas que pasen por encima pueden afectar las mediciones. Este ruido puede ahogar fácilmente las señales, lo que hace que algunas observaciones imposible. Se deben hacer docenas de ajustes importantes para filtrar lo peor de este ruido, ajustando la orientación de los espejos y otros equipos.

Rana adhikari En el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que trabajó con DeepMind para desarrollar la nueva tecnología de IA, dice que intentar automatizar estos ajustes puede crear irónicamente más ruido. “Ese ruido controla el ruido nos ha estado amontonando durante décadas y décadas, todo en este campo ha sido bloqueado”, dice Adhikari. “¿Cómo se sostiene los espejos tan aún sin inducir ruido? Si no los controlas, los espejos se balancean por todo el lugar, y si lo controlas demasiado, entonces se vuelve”.

Laura Nuttall En la Universidad de Portsmouth en el Reino Unido fue uno de los científicos que solía hacer manualmente estos ajustes en LIGO. “A medida que mueves una cosa, algo más va, y algo más va y algo más va”, dice ella. “Pasarías siempre ajustando”.

La nueva IA de forma de bucle profundo de Deepmind tiene como objetivo reducir el nivel de ruido al ajustar los espejos en LIGO hasta 100 veces. La IA fue entrenada en una simulación antes de probar en el mundo real, y tiene la tarea efectiva de lograr dos objetivos: reducir el ruido y minimizar la cantidad de ajustes que realiza. “Con el tiempo, al hacerlo repetidamente, es como cientos y miles de pruebas que se ejecutan en simulación, el controlador encontrará lo que funciona y lo que no funciona y encontrará una política muy, muy buena”, dice Jonas Buchli en Deepmind.

Alberto Vecchio En la Universidad de Birmingham, el Reino Unido, que no estuvo involucrado en la investigación pero trabaja en LIGO, dice que la IA es emocionante, aunque aún no hay muchos obstáculos.

En primer lugar, la tecnología solo se ha ejecutado durante una hora en el mundo real en LIGO, por lo que debe demostrarse que puede operar durante semanas o incluso meses a la vez. En segundo lugar, la tecnología hasta ahora solo se ha aplicado a un aspecto del control, ayudando a estabilizar los espejos, y hay cientos, si no miles de aspectos, podría aplicarse.

“Claramente es solo el primer paso, pero sigo pensando que es muy intrigante. Y claramente hay mucho espacio para un progreso enorme”, dice Vecchio.

Si se pudieran realizar mejoras similares en todos los ámbitos, entonces cree que podríamos detectar los llamados agujeros negros de tamaño intermedio, por ejemplo, aquellos con masas alrededor de 1000 veces que el de nuestro sol, una clase de objetos sin observaciones confirmadas. Las mejoras tenderían a ocurrir en ondas gravitacionales de menor frecuencia, donde la longitud de la onda es más susceptible al ruido y que son creados por objetos más grandes.

“Conocemos agujeros negros de hasta 100 masas solares. Conocemos los agujeros negros en nuestra galaxia que son un millón de masas solares y más. ¿Qué hay en el medio?” dice Vecchio. “La gente piensa que habrá agujeros negros en todos estos diferentes rangos masivos, pero nadie tiene evidencia de observación experimental poco controvertida”.

Nuttall dice que el nuevo enfoque también podría proporcionar una observación más detallada de los tipos de agujero negro que ya hemos visto. “Esto se ve bastante bien”, dice ella. “Estoy muy emocionado por esto”.

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