Restauración de imágenes del telescopio James Webb con inteligencia artificial

Dos estudiantes de doctorado de Sídney lograron restablecer la agudeza visual del telescopio espacial más potente del mundo, el James Webb, sin salir de la Tierra. Louis Desdoigts, actual 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, un recordatorio permanente de su contribución a la ciencia espacial.

Una solución de software innovadora

Investigadores de la Universidad de Sídney desarrollaron una solución de software innovadora para corregir la borrosidad en las imágenes capturadas por el costoso telescopio James Webb de la NASA. Este avance restauró la precisión total de uno de los instrumentos más importantes del telescopio, logrando lo que antes requería una costosa misión de reparación por parte de astronautas.

Este éxito se basa en el único componente diseñado en Australia del JWST, el Aperture Masking Interferometer (AMI), creado por el Profesor Peter Tuthill de la Escuela de Física de la Universidad de Sídney. El AMI permite a los astrónomos capturar imágenes ultra-altas en resolución de estrellas y exoplanetas. Funciona al combinar la luz de diferentes secciones del espejo principal del telescopio a través de un proceso llamado interferometría. Cuando el JWST comenzó sus operaciones científicas, los investigadores notaron que el rendimiento del AMI estaba siendo afectado por sutiles distorsiones electrónicas en su detector de cámara infrarroja, lo que provocó una ligera borrosidad en las imágenes, similar al conocido error óptico del Telescopio Hubble, que debió corregirse mediante caminatas 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, junto al Profesor Tuthill y el Profesor Asociado Ben Pope, de la Universidad de Macquarie, idearon una técnica de calibración puramente basada en software para corregir la distorsión desde la Tierra.

Su sistema, llamado AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations), utiliza simulaciones avanzadas y redes neuronales para replicar el funcionamiento de la óptica y electrónica del telescopio en el espacio. Al identificar un problema donde la carga eléctrica se dispersa ligeramente a píxeles vecinos, un fenómeno denominado 'brighter-fatter effect', el equipo diseñó algoritmos que corrigieron digitalmente las imágenes, restaurando completamente el rendimiento del AMI.

"En lugar de enviar astronautas para colocar nuevas piezas, lograron resolverlo con código", afirmó el Profesor Tuthill. "Es un brillante ejemplo de cómo la innovación australiana puede tener un impacto global en la ciencia espacial".

Imágenes más nítidas del universo

Los resultados han sido impactantes. Con el uso de AMIGO, el James Webb ha proporcionado sus imágenes más claras hasta la fecha, capturando objetos celestes tenues con un detalle sin precedentes. Esto incluye imágenes directas de un exoplaneta tenue y un enano marrón que orbita la cercana estrella HD 206893, a unos 133 años luz de la Tierra.

Un estudio relacionado dirigido por Max Charles demostró aún más la renovada precisión del AMI. Utilizando la calibración mejorada, el telescopio produjo imágenes nítidas de un chorro de agujero negro, la superficie ígnea de la luna de Júpiter, Io, y los vientos estelares llenos de polvo de WR 137, mostrando que el JWST puede ahora explorar más profundo y más claro que antes.

"Este trabajo trae la visión del JWST en un enfoque incluso más nítido", expresó Dr. Desdoigts. "Es increíblemente gratificante ver cómo una solución de software extiende el alcance científico del telescopio, y saber que fue posible sin salir jamás del laboratorio". Dr. Desdoigts ha conseguido ahora una prestigiosa posición de investigación postdoctoral en la Universidad de Leiden.

Ambos estudios han sido publicados en el servidor de preprensa arXiv. El artículo del Dr. Desdoigts ha sido revisado por pares y se publicará en breve en las Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia. Este comunicado se ha publicado para coincidir con la última ronda de programas de investigación general y de archivo del telescopio James Webb.

El Profesor Asociado Benjamin Pope, quien presentó estos hallazgos en el SXSW Sydney, afirmó que el equipo de investigación estaba ansioso por proporcionar el nuevo código a los investigadores que trabajan en el JWST lo antes posible.