Un team internazionale di astronomi ha compiuto un balzo avanti nella nostra comprensione del cosmo: grazie all’intelligenza artificiale e a milioni di simulazioni, ha scoperto che il buco nero al centro della Via Lattea ruota quasi alla velocità massima possibile; e non è tutto: l’asse della sua rotazione è rivolto proprio verso la Terra.
Buco nero e intelligenza artificiale: dalla fantascienza al calcolo distribuito
Dietro questa scoperta non c’è solo l’astrofisica, ma anche il potere del calcolo ad alte prestazioni. A gestire le operazioni è stato il Center for High Throughput Computing (CHTC), un consorzio tecnologico nato dalla collaborazione tra il Morgridge Institute for Research e l’Università del Wisconsin-Madison e il loro contributo è stato fondamentale per generare e gestire milioni di simulazioni che imitano il comportamento dei buchi neri.
Per farti capire: il calcolo ad alto rendimento è una forma di “super calcolo distribuito” che suddivide compiti complessi in migliaia di piccoli task eseguiti su una rete di computer ed è una tecnologia sviluppata negli anni ’80 da Miron Livny e oggi alla base di progetti avanzatissimi, dalla fisica delle particelle alla biomedicina.
Come si arriva a una scoperta così?
Nel 2019, la collaborazione scientifica Event Horizon Telescope (EHT) ci ha mostrato la prima immagine di un buco nero (quello della galassia M87). Nel 2022 è toccato a Sagittarius A*, il mostro cosmico al centro della nostra Via Lattea, ma quelle immagini, per quanto rivoluzionarie, nascondevano ancora tantissimi dati “difficili da leggere”.
Per questo, un team di ricercatori ha addestrato una rete neurale bayesiana, un tipo di IA capace di analizzare quantità enormi di dati simulati e di stimare anche l’incertezza nei risultati. A differenza dei primi studi EHT, che utilizzavano poche simulazioni, qui ne sono state usate milioni.
Il risultato? Una serie di sorprese.
Tre rivelazioni che cambiano le carte in tavola
Tutto questo significa di conseguenza che:
- Il buco nero gira quasi alla velocità massima consentita dalla fisica e il suo asse di rotazione punta dritto verso di noi.
- Le emissioni di energia non sono causate da un getto (come avviene in molti altri buchi neri), ma da elettroni caldissimi che vorticano nel disco di accrescimento.
- I campi magnetici si comportano in modo anomalo, in contrasto con le teorie classiche.
“Il fatto che i risultati mettano in discussione la teoria dominante è entusiasmante“, afferma Michael Janssen, fisico dell’Università Radboud nei Paesi Bassi. “Ma siamo solo all’inizio: ora dobbiamo migliorare modelli e simulazioni.“
Un carico da 12 milioni di processi di calcolo
Per addestrare l’IA serviva una potenza di calcolo immensa. Il sistema del CHTC, potenziato dal progetto PATh e supportato dalla National Science Foundation (NSF), ha distribuito il carico tra più di 80 istituzioni statunitensi. In tre anni, il progetto ha eseguito oltre 12 milioni di processi computazionali.
Chi-kwan Chan, astrofisico all’Università dell’Arizona, ha definito la scalabilità del sistema “un traguardo impressionante“. E il professor Anthony Gitter, tra i coordinatori del progetto, ha aggiunto: “Siamo entusiasti di vedere l’IA aiutare davvero l’astrofisica a compiere scoperte che, fino a ieri, sembravano fantascienza.“
Curiosità
Una piccola curiosità da nerd riguardante questo buco nero: il buco nero della Via Lattea, Sagittarius A*, si trova a circa 26.000 anni luce dalla Terra e ruota così velocemente che, se fosse possibile “vederlo” in movimento, sembrerebbe quasi fermo da quanto è vicino alla velocità della luce.
