Nowy algorytm zdolny do przekształcania naziemnych obrazów teleskopowych poprzez usunięcie rozmycia efektu atmosfery w celu uzyskania możliwie idealnego obrazu z powodzeniem ukończyło testy na ośmio-metrowym teleskopie Subaru na Hawajach Mauna Kea. Kolejnym krokiem jest zastosowanie go do obrazów z Obserwatorium Vera C Rubin, gdy rozpocznie działalność naukową jeszcze w tym roku.
Algorytm rewolucyjny został opracowany przez Johnsa Hopkinsa matematyka Yashil Sukurdeep.
„Nazwaliśmy nasz algorytm„ obraz MM ”, ponieważ u jego podstaw opiera się na metodzie majoralizacji – minimalizacji lub MM – eleganckiej technice matematycznej, którą dostosowaliśmy w nowy sposób odkrywania kosmosu” – powiedział Sukurdeep w oświadczeniu.
Teleskopy naziemne zawsze były w niekorzystnej sytuacji w porównaniu z obserwatoriami kosmicznymi, takimi jak Hubble I James Webb Space Telescopes, ponieważ światło musi przejść Atmosfera Ziemi dotrzeć do nich. Atmosfera zniekształca światło w wyniku niewielkich, ale zawsze obecnych wahań temperatury, ciśnienia, ilości pyłu powietrznego i tak dalej. Te zniekształcenia, które astronomowie nazywają „widzeniem”, są tym, co robią gwiazdy Wydaje się błyszczeć.
Dlatego astronomowie nieustannie dąży do ulepszenia swoich obrazów naziemnych i zbliżania ich jak najbliżej teoretycznej maksymalnej rozdzielczości teleskopu, zwanego limitem Dawesa. Optyka adaptacyjna to jedna popularna technika, która polega na świecącym laserze w niebo, aby stworzyć sztuczną gwiazdę przewodnika, a następnie wykonywanie drobnych regulacji kształtu optyki teleskopu w celu dopasowania zniekształceń w gwiazdy przewodnika i przeciwdziałania skutkom widzenia.
„Astronomowie mają już bardzo wyrafinowane narzędzia do analizy danych obrazowania z teleskopów, ale nie usuwają całego szumu, nie usuwaj całego rozmycia i nie radzą sobie zbyt dobrze z brakującymi wartościami pikseli” – powiedział Subururdeep. „Nasze ramy mogą odzyskać prawie idealny obraz z serii niedoskonałych obserwacji”.
ImageMM działa poprzez modelowanie, jak światło z obiektów na nocnym niebie przemierza się przez zniekształcającą atmosferę, a następnie zastosowanie tego modelu do obrazów.
„Pomyśl o atmosferze jako o niespokojnej zasłony, ciągle zmieniającej się i lśniące, więc scena za nią zawsze wygląda na rozmytą” – powiedział Sukurdeep. „Nasz algorytm uczy się widzieć przeszłość tej zasłony, rekonstrukcji nieruchomego, ostrego obrazu ukrytego za nią”.
Jak dotąd algorytm ImageMM został przetestowany na teleskopie Subaru, zwracając obrazy ostrzejsze i bardziej szczegółowe niż to, co wcześniej było możliwe w japońskim obserwatorium.
Teraz celem jest użycie go na obrazach z Vera C. Rubin Observatory w Chile, szczególnie dlatego, że jednym z celów naukowych Rubina jest mapowanie dystrybucji ciemna materia we wszechświecie, mierząc, w jaki sposób masa ciemnej materii subtelnie wypacza przestrzeń, powodując obrazy galaktyki być słabo wyleczone grawitacyjnie i dlatego wydaje się lekko zdeformowany. Wpływ słabego soczewki grawitacyjnej nie jest tak dramatyczny, jak silne soczewki, które wytwarza wspaniałe łuki światła rozciągające się wokół klastrów galaktyk i wiele obrazów galaktyk tła, co oznacza, że należy podejmować staranne obserwacje w celu wykrycia słabego soczewki. ImageMM może wyostrzyć i tak imponujące obrazy galaktyk Rubina, czyniąc pomiary słabego soczewki.
„Jeśli chodzi o obserwatoria naziemne o wartości miliarda dolarów, zdobycie nawet niewielkiego stopnia głębokości i poprawy jakości w stosunku do tych obserwacji może być ogromne”, powiedział Tamás Budavári z Johns Hopkins University.
Chociaż teleskopy kosmiczne nadal będą tworzyć lepsze obrazy, mają tendencję do wąskich pola widzenia, podczas gdy Rubin ma znacznie szersze pole widzenia 3,5 stopnia lub o średnicy kątowej siedmiu pełnych księżyce. Dlatego użycie ImageMM do wyostrzenia obrazów Rubina da mu ogromną przewagę, nawet jeśli jakość obrazów Hubble’a i Jamesa Webba jest ogólnie większa.
„Nigdy nie będziemy mieli gruntowej prawdy, ale uważamy, że jest tak blisko, jak to obecnie doskonałe [for ground-based telescopes]”powiedział Sukurdeep.
Artykuł opisujący ImageMM i jego wyniki testu opublikowano 29 września The Astronomical Journal.
