Un par de estudiantes de doctorado de Sídney ayudaron a mejorar la visión del observatorio espacial más potente de la humanidad, sin salir de la Tierra. Como recordatorio imborrable de este emocionante resultado, Louis Desdoigts, ahora investigador postdoctoral en Leiden, Países Bajos, y su colega Max Charles, se tatuaron en los brazos el instrumento que su trabajo ha reparado.
Este avance técnico permitió a investigadores de la Universidad de Sídney desarrollar una solución de software que corrigió la borrosidad en las imágenes tomadas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, cuyo costo es de miles de millones de dólares, restaurando así la nitidez de uno de sus instrumentos científicos vitales, todo ello sin necesidad de una misión espacial ni de reparaciones por parte de astronautas.
Este logro se basa en el único componente de hardware de diseño australiano del JWST: el Interferómetro de Enmascaramiento de Apertura (AMI), creado por el profesor Peter Tuthill, de la Facultad de Física de la Universidad de Sídney y el Instituto de Astronomía de Sídney. El AMI permite a los astrónomos obtener imágenes de estrellas y exoplanetas de ultraalta resolución mediante la combinación de luz de múltiples áreas del espejo principal del telescopio, una técnica conocida como interferometría.
Sin embargo, tras el inicio de las operaciones del JWST, los científicos descubrieron que el rendimiento del AMI se veía afectado por sutiles distorsiones electrónicas en el detector de su cámara infrarroja. Estas distorsiones inyectaban borrosidad en las imágenes recuperadas, un problema que recuerda a la «visión borrosa» inicial del predecesor del JWST, el Telescopio Espacial Hubble, tras su lanzamiento, cuya corrección requirió una misión del transbordador espacial y caminatas espaciales con astronautas.
En lugar de diseñar una nueva lente o montar una misión de rescate tan costosa, los estudiantes de doctorado Louis Desdoigts y Max Charles, del grupo del profesor Tuthill, en colaboración con el profesor asociado Ben Pope (de la Universidad Macquarie), crearon un sistema de calibración basado en datos y basado únicamente en software que fijaba el enfoque desde tierra.
Su sistema, llamado AMIGO (Observaciones Generativas por Interferometría de Enmascaramiento de Apertura), utiliza simulaciones avanzadas y redes neuronales para modelar el comportamiento de la óptica y la electrónica del telescopio en el espacio. Al comprender una imperfección en la que la carga eléctrica se filtra a los píxeles vecinos, un proceso conocido como el efecto de brillo-gordura, el equipo desarrolló algoritmos que desenfocaron las imágenes y restauraron la sensibilidad total del AMI.
«En lugar de enviar astronautas a instalar nuevas piezas, lograron solucionar los problemas mediante código», declaró el profesor Tuthill. «Es un ejemplo brillante de cómo la innovación australiana puede tener un impacto global en la ciencia espacial».
La solución ha producido resultados espectaculares. Con AMIGO, el Telescopio Espacial James Webb ha logrado detecciones más nítidas que nunca de objetos celestes tenues, incluyendo la imagen directa de un exoplaneta tenue y una enana rojo-marrón que orbita la estrella cercana HD 206893, a unos 133 años luz de la Tierra.
Un estudio complementario dirigido por Max Charles, estudiante de doctorado en Sídney, ha demostrado el renovado enfoque de AMI al capturar imágenes de alta resolución de un chorro de un agujero negro, la superficie volcánica de una de las lunas de Júpiter (Ío) y los vientos estelares polvorientos de WR 137, ampliando así los límites de las capacidades del JWST.
«Este trabajo agudiza aún más la visión del JWST», declaró el Dr. Desdoigts. «Es increíblemente gratificante ver cómo una solución de software amplía el alcance científico del telescopio y saber que fue posible sin siquiera salir del laboratorio».
El Dr. Desdoigts ha conseguido un puesto de investigación postdoctoral en la Universidad de Leiden, en los Países Bajos.
Ambos estudios se han publicado en el servidor de preimpresión arXiv. El artículo del Dr. Desdoigts ha sido revisado por pares y se publicará próximamente en Publications of the Astronomical Society of Australia. Este lanzamiento coincide con la última ronda de los programas de Observación General, Sondeo e Investigación de Archivo del Telescopio Espacial James Webb.
El profesor asociado Benjamin Pope, quien presentará estos hallazgos en SXSW Sídney el viernes, afirmó que el equipo de investigación está deseoso de que el nuevo código llegue a los investigadores que trabajan en el JWST lo antes posible.
Con información de arXiv
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