Dos estudiantes de doctorado de Sydney han ayudado a restaurar la visión nítida del observatorio espacial más poderoso del mundo sin siquiera abandonar la Tierra. Louis Desdoigts, ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Leiden en los Países Bajos, y su colega Max Charles celebraron su logro con tatuajes del instrumento que repararon entintados en sus brazos, un recordatorio duradero de su contribución a la ciencia espacial.
Una solución de software innovadora
Investigadores de la Universidad de Sydney desarrollaron una innovadora solución de software que corrigió la borrosidad en las imágenes capturadas por el multimillonario telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA. Su avance restauró la precisión total de uno de los instrumentos clave del telescopio, logrando lo que alguna vez habría requerido una costosa misión de reparación de astronautas.
Este éxito se basa en el único componente del JWST diseñado en Australia, el interferómetro de enmascaramiento de apertura (AMI). Creado por el profesor Peter Tuthill de la Facultad de Física de la Universidad de Sydney y el Instituto de Astronomía de Sydney, el AMI permite a los astrónomos capturar imágenes de estrellas y exoplanetas en ultra alta resolución. Funciona combinando luz de diferentes secciones del espejo principal del telescopio, un proceso conocido como interferometría. Cuando el JWST comenzó sus operaciones científicas, los investigadores notaron que el rendimiento de AMI se estaba viendo afectado por débiles distorsiones electrónicas en su detector de cámara infrarroja. Estas distorsiones provocaron una sutil borrosidad en la imagen, que recuerda al conocido defecto óptico temprano del Telescopio Espacial Hubble que tuvo que corregirse mediante paseos espaciales de astronautas.
Resolviendo un problema espacial desde la Tierra
En lugar de intentar una reparación física, los estudiantes de doctorado Louis Desdoigts y Max Charles, en colaboración con el profesor Tuthill y el profesor asociado Ben Pope (en la Universidad Macquarie), idearon una técnica de calibración puramente basada en software para corregir la distorsión de la Tierra.
Su sistema, llamado AMIGO (Observaciones generativas de interferometría de enmascaramiento de apertura), utiliza simulaciones avanzadas y redes neuronales para replicar cómo funcionan la óptica y la electrónica del telescopio en el espacio. Al identificar un problema en el que la carga eléctrica se propaga ligeramente a los píxeles vecinos (un fenómeno llamado efecto más brillante y más gordo), el equipo diseñó algoritmos que corrigieron digitalmente las imágenes, restaurando completamente el rendimiento de AMI.
«En lugar de enviar astronautas para montar piezas nuevas, lograron arreglar las cosas con código», dijo el profesor Tuthill. «Es un ejemplo brillante de cómo la innovación australiana puede tener un impacto global en la ciencia espacial».
Vistas más nítidas del universo
Los resultados han sido sorprendentes. Con AMIGO en uso, el telescopio espacial James Webb ha proporcionado las imágenes más claras hasta el momento, capturando objetos celestes débiles con un detalle sin precedentes. Esto incluye imágenes directas de un exoplaneta tenue y una enana marrón rojiza orbitando la estrella cercana HD 206893, a unos 133 años luz de la Tierra.
Un estudio relacionado dirigido por Max Charles demostró aún más la renovada precisión de AMI. Utilizando la calibración mejorada, el telescopio produjo imágenes nítidas de un chorro de agujero negro, la superficie ardiente de Io, la luna de Júpiter, y los vientos estelares llenos de polvo de WR 137, lo que demuestra que JWST ahora puede explorar más profundamente y con mayor claridad que antes.
«Este trabajo enfoca aún más la visión del JWST», dijo el Dr. Desdoigts. «Es increíblemente gratificante ver una solución de software ampliar el alcance científico del telescopio y saber que fue posible sin tener que salir del laboratorio».
El Dr. Desdoigts ha conseguido ahora un prestigioso puesto de investigación postdoctoral en la Universidad de Leiden, en los Países Bajos.
Ambos estudios han sido publicados en el servidor de preimpresión arXiv. El artículo del Dr. Desdoigts ha sido revisado por pares y pronto se publicará en la Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia. Hemos publicado este comunicado para coincidir con la última ronda de los programas de Investigación de Archivos, Estudios y Observadores Generales del Telescopio Espacial James Webb.
El profesor asociado Benjamin Pope, quien presentó estos hallazgos en SXSW Sydney, dijo que el equipo de investigación estaba ansioso por poner el nuevo código en manos de los investigadores que trabajan en JWST lo antes posible.
