IA restaura a visão cristalina do telescópio James Webb

Uma solução de software inovadora

Pesquisadores da Universidade de Sydney desenvolveram uma solução de software inovadora que corrigiu o borrão nas imagens capturadas pelo multibilionário Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA. A sua descoberta restaurou a precisão total de um dos principais instrumentos do telescópio, conseguindo o que outrora teria exigido uma dispendiosa missão de reparação de astronautas.

Este sucesso baseia-se no único componente do JWST projetado na Austrália, o Aperture Masking Interferometer (AMI). Criado pelo professor Peter Tuthill da Escola de Física da Universidade de Sydney e do Instituto de Astronomia de Sydney, o AMI permite aos astrônomos capturar imagens de estrelas e exoplanetas em altíssima resolução. Funciona combinando luz de diferentes seções do espelho principal do telescópio, um processo conhecido como interferometria. Quando o JWST iniciou suas operações científicas, os pesquisadores notaram que o desempenho do AMI estava sendo afetado por leves distorções eletrônicas em seu detector de câmera infravermelha. Essas distorções causaram uma sutil imprecisão na imagem, uma reminiscência da conhecida falha óptica inicial do Telescópio Espacial Hubble, que teve que ser corrigida através de caminhadas espaciais dos astronautas.

Resolvendo um problema espacial da Terra

Em vez de tentar um reparo físico, os estudantes de doutorado Louis Desdoigts e Max Charles, trabalhando com o professor Tuthill e o professor associado Ben Pope (na Universidade Macquarie), desenvolveram uma técnica de calibração puramente baseada em software para corrigir a distorção da Terra.

Seu sistema, chamado AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations), usa simulações avançadas e redes neurais para replicar como a óptica e a eletrônica do telescópio funcionam no espaço. Ao identificar um problema em que a carga elétrica se espalha ligeiramente para os pixels vizinhos – um fenômeno chamado efeito mais brilhante-mais gordo – a equipe projetou algoritmos que corrigiram digitalmente as imagens, restaurando totalmente o desempenho do AMI.

“Em vez de enviar astronautas para instalar novas peças, eles conseguiram consertar as coisas com código”, disse o professor Tuthill. “É um exemplo brilhante de como a inovação australiana pode causar um impacto global na ciência espacial.”

Visões mais nítidas do universo

Os resultados foram impressionantes. Com o AMIGO em uso, o Telescópio Espacial James Webb forneceu as imagens mais nítidas de sempre, capturando objetos celestes ténues com detalhes sem precedentes. Isto inclui imagens diretas de um exoplaneta escuro e de uma anã marrom-avermelhada orbitando a estrela próxima HD 206893, a cerca de 133 anos-luz da Terra.

Um estudo relacionado liderado por Max Charles demonstrou ainda mais a precisão renovada da AMI. Usando a calibração melhorada, o telescópio produziu imagens nítidas de um jato de buraco negro, da superfície ígnea da lua de Júpiter, Io, e dos ventos estelares cheios de poeira de WR 137 – mostrando que o JWST pode agora sondar mais profundamente e com mais clareza do que antes.

“Este trabalho traz a visão do JWST para um foco ainda mais nítido”, disse o Dr. Desdoigts. “É incrivelmente gratificante ver uma solução de software ampliar o alcance científico do telescópio – e saber que isso foi possível sem nunca sair do laboratório.”

Dr. Desdoigts conseguiu agora uma prestigiada posição de pesquisa de pós-doutorado na Universidade de Leiden, na Holanda.

Ambos os estudos foram publicados no servidor de pré-impressão arXiv. O artigo do Dr. Desdoigts foi revisado por pares e será publicado em breve no Publicações da Sociedade Astronômica da Austrália. Publicamos este lançamento para coincidir com a última rodada dos programas de observação geral, pesquisa e pesquisa de arquivos do Telescópio Espacial James Webb.

O professor associado Benjamin Pope, que apresentou essas descobertas no SXSW Sydney, disse que a equipe de pesquisa estava ansiosa para colocar o novo código nas mãos dos pesquisadores que trabalham no JWST o mais rápido possível.