Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), запущенный в декабре 2021 года и расположенный в точке Лагранжа в 1,5 миллионах километров от Земли, стал крупнейшим шагом в астрономии последних десятилетий. Однако, несмотря на высокую точность зеркал и систем, из-за особенностей инфракрасных детекторов и нюансов оптических систем телескопа, камера JWST имеет технологическое ограничение, связанное с так называемым эффектом «перетекания» ярких пикселей на соседние тёмные, что приводит к размытию изображений.

Для устранения этого эффекта в 2022 году австралийские учёные под руководством астронома Питера Тутилла разработали устройство с названием Aperture Masking Interferometer (AMI), являющееся миниатюрной металлической маской с особым рисунком отверстий. AMI позволяет эмулировать работу нескольких небольших телескопов и, анализируя интерференционные узоры света от звёзд, выявлять мельчайшие оптические искажения.

Спутник Юпитера Ио, анимация создана при помощи AMI JWST. Четыре видимых ярких пятна — это вулканы спутника. Источник: Max Charles

С 2023 по 2025 год группой аспирантов университета Сиднея был разработан новый метод обработки данных: построена компьютерная модель физических и электронных искажений для телескопа и обучена нейросеть, которая автоматически исправляет размытия на основе анализа порядка нескольких десятков изображений звёзд, включая известные объекты типа HD 206893 и WR 137.

HD 206893 — это молодая звезда в созвездии Козерога, находящаяся примерно в 133 световых годах от Земли. Её возраст оценивается примерно в 150–250 миллионов лет. У звезды есть обширный протопланетный диск с широким радиусом от 34 до 158 астрономических единиц. В этом диске обнаружен красный бурый карлик HD 206893 B массой порядка 22–28 масс Юпитера, а также экзопланета HD 206893 c с массой около 12,7 масс Юпитера на расстоянии около 3,5 а.е. Эти объекты интересны для изучения формирования планетных систем и взаимодействия с диском вокруг звезды. WR 137 — двойная звёздная система, принадлежащая к классу звёзд Вольфа-Райе, известная своим массивным выбросом, образующим пылевые кольца. Эти объекты важны для исследования процессов массовых выбросов в эволюции массивных звёзд и их влияния на межзвёздную среду.

Используя этот подход, учёные смогли эффективно отделять помехи от настоящего сигнала, а затем применять исправления к изображениям. Благодаря этому появились чёткие снимки далёкой экзопланеты и красного бурого карлика у звезды HD 206893, впервые досягаемые для анализа на JWST.

Кроме планет, удалось расширить возможности наблюдения таких сложных объектов, как спутник Ио у Юпитера — теперь можно видеть вулканическую активность за счёт улучшенного разрешения, а снимки джета чёрной дыры в галактике NGC 1068 сопоставимы по качеству с наземными массивами телескопов.

Этот программно-аппаратный комплекс теперь станет основой для следующей космической миссии — телескопа имени Ненси Грейс Роман, который обещает сделать качественный скачок в изучении экзопланет и поисках жизни во Вселенной.

Подробнее на iXBT