Uma Correção de Software Inovadora

Pesquisadores da Universidade de Sydney desenvolveram uma solução de software inovadora que corrigiu a borrão nas imagens capturadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, que custa bilhões de dólares. Seu avanço restaurou a precisão total de um dos principais instrumentos do telescópio, alcançando o que antes exigiria uma custosa missão de reparo por astronautas.

Esse sucesso se baseia no único componente projetado na Austrália do JWST, o Interferômetro de Máscara de Abertura (AMI). Criado pelo Professor Peter Tuthill da Escola de Física da Universidade de Sydney e do Instituto de Astronomia de Sydney, o AMI permite que os astrônomos capturem imagens ultra-altas de estrelas e exoplanetas. Ele funciona combinando a luz de diferentes seções 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 fracas em seu detector de câmera infravermelha. Essas distorções causaram uma leve borrão nas imagens, reminiscentes do conhecido erro óptico inicial do Telescópio Espacial Hubble que teve que ser corrigido por meio de caminhadas espaciais de 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 (da Universidade de Macquarie), elaboraram uma técnica de calibração puramente baseada em software para corrigir a distorção da Terra.

O sistema deles, chamado AMIGO (Observações Gerativas de Interferometria de Máscara de Abertura), utiliza simulações avançadas 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 levemente para pixels vizinhos – um fenômeno chamado efeito mais brilhante-gordo – a equipe projetou algoritmos que corrigiram 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. “É um brilhante exemplo de como a inovação australiana pode ter um impacto global na ciência espacial.”

Visões Mais Nítidas do Universo

Os resultados têm sido impressionantes. Com o AMIGO em uso, o Telescópio Espacial James Webb entregou suas imagens mais claras até agora, capturando objetos celestiais fracos em detalhes sem precedentes. Isso inclui imagens diretas de um exoplaneta tênue e uma anã marrom vermelha-escura 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 nova precisão do AMI. Usando a calibração aprimorada, o telescópio produziu imagens nítidas de um jato de buraco negro, a superfície flamejante da lua Io de Júpiter e os ventos estelares repletos de poeira de WR 137 – mostrando que o JWST agora pode explorar mais profundo e mais claro do que antes.

“Este trabalho traz a visão do JWST para um foco ainda mais nítido,” disse Dr. Desdoigts. “É incrivelmente gratificante ver uma solução de software estender o alcance científico do telescópio – e saber que isso foi possível sem nunca deixar o laboratório.”

Dr. Desdoigts agora conquistou uma prestigiosa 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. Desdoigts foi revisado por pares e será publicado em breve na Publications of the Astronomical Society of Australia. Publicamos este comunicado para coincidir com a mais recente rodada de programas de Pesquisa de Observadores Gerais, de Levantamento e de Arquivo do Telescópio Espacial James Webb.

O Professor Associado Benjamin Pope, que apresentou essas descobertas no SXSW Sydney, disse que a equipe de pesquisa estava ansiosa para disponibilizar o novo código para os pesquisadores que trabalham no JWST o mais rápido possível.