Dois estudantes de doutorado de Sydney ajudaram a restaurar o observatório espacial mais poderoso do mundo sem terra. Louis Desdoigts, agora investigador de pós-doutoramento na Universidade de Leiden, na Holanda, e o seu colega Max Charles celebraram o seu feito com tatuagens do dispositivo reparado nas suas mãos – uma lembrança permanente das suas contribuições para a ciência espacial.
Uma solução de software inovadora
Pesquisadores da Universidade de Sydney desenvolveram uma solução de software inovadora que corrige o desfoque em imagens capturadas pelo multibilionário Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA. A sua descoberta restaura a precisão total de um dos principais instrumentos do telescópio, que antes exigia uma dispendiosa missão de reparação de astronautas.
Esta inovação é baseada no único componente projetado na Austrália do JWST, o Aperture Masking Interferometer (AMI). Desenvolvido 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 a luz de diferentes partes 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 distorções eletrônicas sutis em seu detector de câmera infravermelha. Essas distorções causaram um borrão sutil na imagem, uma reminiscência dos bem conhecidos erros ópticos iniciais do Telescópio Espacial Hubble, que tiveram que ser corrigidos durante as 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 totalmente baseada em software para corrigir a distorção da Terra.
Seu sistema, chamado AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations), usa simulação avançada 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 corrigem 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. “Este é um exemplo brilhante de como a inovação australiana pode ter um impacto global na ciência espacial.”
Uma visão mais nítida do universo
Os resultados foram notáveis. Usando o AMIGO, o Telescópio Espacial James Webb forneceu as imagens mais nítidas de sempre, capturando objetos celestes ténues com detalhes sem precedentes. Estas incluem imagens diretas de um exoplaneta fraco 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 da renovação do AMI. Usando uma calibração melhorada, o telescópio produziu imagens nítidas de um jato de buraco negro, da superfície brilhante da lua de Júpiter, Io, e do vento estelar cheio de poeira de WR 137 – mostrando que o JWST pode agora sondar mais profundamente e com mais clareza do que nunca.
“Este trabalho traz a visão do JWST para um foco ainda mais nítido”, disse o Dr. Desdoets. “É incrivelmente gratificante ver uma solução de software expandir o alcance científico do telescópio – e saber que isso nunca foi possível sem um laboratório.”
Dr. Desdoets ocupa 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. Desdoets foi revisado por pares e será publicado em breve Publicações da Sociedade Astronômica da Austrália. Este lançamento coincide com a última rodada do Programa de Observação Geral, Pesquisa e Pesquisa de Arquivo do Telescópio Espacial James Webb.
O professor associado Benjamin Pope, que apresentou as 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.
