Исследователи из Северо-Западного университета и Университета Цинхуа в Пекине представили новую стратегию для решения этой проблемы. Команда адаптировала известный алгоритм компьютерного зрения, используемый для повышения резкости фотографий, и впервые применила его к астрономическим изображениям, полученным с наземных телескопов. Четкость изображения приблизилась к качеству орбитальных телескопов.
Даже изображения, получаемые лучшими наземными телескопами, размыты из-за смещения воздушных масс в атмосфере. Эта размытость затемняет формы объектов на астрономических снимках, иногда приводя к ошибкам в физических измерениях, которые необходимы для понимания природы Вселенной.
Теперь исследователи из Северо-Западного университета и Университета Цинхуа в Пекине представили новую стратегию для решения этой проблемы. Команда адаптировала известный алгоритм компьютерного зрения, используемый для повышения резкости фотографий, и впервые применила его к астрономическим изображениям, полученным с наземных телескопов. Исследователи также обучили алгоритм искусственного интеллекта на данных, смоделированных в соответствии с параметрами изображения обсерватории Веры К. Рубин, поэтому, когда обсерватория откроется в следующем году, инструмент будет с ней совместим. И атмосферные помехи уже не помешают.
Хотя астрофизики уже используют технологии для удаления размытости, адаптированный алгоритм, управляемый искусственным интеллектом, работает быстрее и создает более реалистичные изображения. Полученные изображения не содержат размытости и более правдивы. Они также красивы - хотя это и не является целью технологии.
"Цель фотографии часто состоит в том, чтобы получить красивое, приятное на вид изображение", - говорит Эмма Александр из Северо-Западного университета, старший автор исследования. - "Но астрономические изображения используются для науки. Правильно очищая изображения, мы можем получить более точные данные".
Шум атмосферы
Посмотрите, как исчезает шум, когда изображения переходят от "до" к "после" обработки. Northwestern University
Когда свет исходит от далеких звезд, планет и галактик, он проходит через атмосферу Земли, прежде чем попасть в наши глаза. Наша атмосфера не только блокирует определенные длины волн (например, ультрафиолет), но и искажает свет, который достигает Земли. Даже ясное ночное небо содержит движущийся воздух. Вот почему звезды мерцают, и почему лучшие наземные телескопы расположены на больших высотах, где атмосфера более разреженная.
"Это немного похоже на то, как если бы мы смотрели вверх со дна бассейна", - говорит Александр. - "Вода колеблется и искажает свет".
Размытие становится проблемой, когда астрофизики анализируют изображения для извлечения космологических данных. Изучая видимые формы галактик, ученые могут обнаружить гравитационное воздействие крупномасштабных космологических структур, которые искривляют свет на пути к нашей планете. Из-за этого эллиптическая галактика может казаться, например, более вытянутой, чем на самом деле. Но атмосферное размытие смазывает изображение и искажает истинную форму галактики. Устранение размытия позволяет ученым собрать точные данные о форме.
"Небольшие различия в форме могут рассказать нам о гравитации во Вселенной", - говорит Александр. - "Эти различия уже трудно обнаружить. Если вы посмотрите на изображение с наземного телескопа, форма может быть искажена. Трудно понять, вызвано ли это гравитационным эффектом или атмосферой".
Когда обсерватория Веры К. Рубин официально откроется в следующем году, ее телескопы начнут десятилетнюю глубокую съемку огромной части ночного неба. Поскольку исследователи обучили новый инструмент на данных, специально разработанных для моделирования предстоящих снимков Рубин, обсерватория сможет работать с очищенными от атмосферных помех снимками.
