Новый метод делает изображения с наземных телескопов четкими
Ученые из Университета Джонса Хопкинса разработали метод, который помогает наземным телескопам получать такие же четкие изображения, как у космических обсерваторий. Новые алгоритмы убирают помехи, которые создает атмосфера Земли, и позволяют астрономам получать более детальные снимки далеких звезд и галактик. Это поможет в изучении происхождения и структуры Вселенной.
Подробности о методе опубликованы в журнале The Astronomical Journal. Руководитель исследования астроном и математик Тамаш Будавари объясняет, что более четкий взгляд на небо позволяет видеть более далекие и тусклые объекты. По его словам, это не просто красивые картинки, а возможность улучшить космологические исследования и изменить подход к обработке и пониманию астрономических наблюдений.
Даже самые мощные наземные телескопы получают изображения с искажениями. Причина в атмосфере Земли, которая постоянно меняется. Колебания температуры, давления и других условий влияют на то, как свет от космических объектов проходит сквозь воздух, особенно если свет очень слабый. Тамаш Будавари отмечает, что традиционные методы обработки либо размывали мелкие детали, либо добавляли зернистость. Новое решение под названием ImageMM моделирует, как свет от небесных тел движется через разные слои атмосферы, и исправляет искажения.
Математик из Университета Джонса Хопкинса и разработчик алгоритма Яшил Сукурдип сравнивает атмосферу с беспокойной прозрачной занавеской, которая постоянно колышется и размывает вид за ней. Он говорит, что их алгоритмы учатся смотреть сквозь эту завесу и восстанавливать неподвижное и резкое изображение. С помощью сложных математических техник удается получить максимально ясную картину ночного неба. Название ImageMM происходит от математического метода Majorization–Minimization, который команда по-новому применила для изучения космоса.
Первые тесты нового метода провели на снимках с телескопа «Субару» — одного из крупнейших в мире. Алгоритм за несколько секунд восстановил размытые и зашумленные изображения. Обработанные фотографии показали сложные структуры спиральных галактик с беспрецедентной четкостью. Эти снимки были специально сделаны на Гавайях, на вершине Мауна-Кеа, чтобы проверить качество изображений, которые будет получать новая обсерватория имени Веры Рубин в Чили. Она начнет работу в этом году.
Яшил Сукурдип добавляет, что у астрономов уже есть сложные инструменты для анализа данных, но они не убирают весь шум и размытие и плохо справляются с отсутствующими пикселями. Новый метод способен восстановить почти идеальное изображение из серии несовершенных наблюдений.
Алгоритмы уже можно применять к новым и старым данным с разных обсерваторий, но сейчас их адаптируют для будущей работы обсерватории имени Веры Рубин. Эта обсерватория будет проводить масштабный обзор неба для сбора информации о темной энергии и темной материи. Считается, что эти два компонента отвечают за ускоренное расширение Вселенной и удерживают галактики вместе.
Тамаш Будавари подчеркивает, что для астрономов критически важно точно измерять формы объектов, чтобы анализировать искажения, вызванные темной материей и другими гравитационными эффектами. Даже небольшое улучшение качества наблюдений с наземных обсерваторий стоимостью в миллиарды долларов имеет огромное значение.
Космические телескопы, по словам Будавари, могут делать очень глубокие и четкие снимки, но они охватывают лишь крошечную часть неба. По данным NASA, за 34 года работы телескоп «Хаббл» сфотографировал всего около 0,1 % неба. В то же время наземные комплексы, как обсерватория имени Веры Рубин, будут снимать все видимое небо каждые несколько дней. Будавари заключает, что с помощью новой техники сотни таких наблюдений можно будет превратить в изображения, почти сравнимые по качеству с теми, что раньше давали только космические телескопы.
Ранее ученые из Университета Джонса Хопкинса создали алгоритм, который сводит воедино данные от разных телескопов.
Фото National Astronomical Observatory of Japan
Самое популярное
