James Webb: Νέα μέθοδος αφαιρεί τη λάμψη των άστρων και αποκαλύπτει τον εξωπλανήτη 51 Eridani b

Μια νέα μέθοδος ανάλυσης δεδομένων του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb (JWST) επιτρέπει να ξεχωρίζουν πλανήτες που μέχρι σήμερα χάνονταν μέσα στη λάμψη των άστρων τους. Με τη βοήθεια της μηχανικής μάθησης, αστρονόμοι έφεραν στο φως τον γιγάντιο εξωπλανήτη 51 Eridani b. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στις 4 Νοεμβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Nature.

Το πρόβλημα της αστρικής λάμψης

Η απεικόνιση εξωπλανητών είναι εξαιρετικά δύσκολη, επειδή το φως των άστρων καλύπτει το πολύ αμυδρότερο φως των πλανητών. Όπως δήλωσε σε ανακοίνωση ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, Rodrigo Ferrer-Chavez, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Northwestern, «οι πλανήτες είναι ένα εκατομμύριο φορές πιο αμυδροί από τα αστέρια τους». Όπως πρόσθεσε, για να απεικονιστούν οι εξωπλανήτες πρέπει να αφαιρεθεί αυτή η λάμψη.

Τηλεσκόπια όπως το JWST χρησιμοποιούν όργανα που λέγονται κορωνογράφοι και μπλοκάρουν ένα μέρος του πλεονάζοντος φωτός. Η λειτουργία τους μοιάζει με αυτήν της Σελήνης και μιας κάμερας σκοτεινού θαλάμου (pinhole) σε μια ολική έκλειψη Ηλίου. Ακόμη και οι καλύτεροι κορωνογράφοι όμως έχουν όρια: δεν σταματούν όλη τη λάμψη, ενώ και τα ίδια τα τηλεσκόπια δονούνται σχεδόν ανεπαίσθητα την ώρα που συλλέγουν φως. Έτσι, οι εικόνες παρουσιάζουν μικρές αποκλίσεις από αυτό που πράγματι «βλέπει» το όργανο, και αυτές αρκούν για να κρύψουν ακόμη και πολύ μεγάλους εξωπλανήτες.

Το «ψηφιακό δίδυμο» και η μέθοδος FLIP

Για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, ο Ferrer-Chavez και η ομάδα του δημιούργησαν ένα «ψηφιακό δίδυμο» του JWST. Πρόκειται για εικονική αναπαράσταση του τρόπου με τον οποίο το φως ταξιδεύει μέσα από τους ανιχνευτές του τηλεσκοπίου, ώστε να εξαλείφονται οι ατέλειες που οφείλονται στην κίνηση. Οι ερευνητές το τελειοποίησαν με υπολογιστικά μοντέλα βασισμένα στη φυσική του πραγματικού κόσμου, σε συνδυασμό με τεχνικές μηχανικής μάθησης παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνται στην εκπαίδευση της τεχνητής νοημοσύνης.

Την προσέγγιση ονόμασαν «Μάθηση βασισμένη στη Φυσική για την Απεικόνιση Πλανητών», γνωστή ως FLIP (Physics-based Learning for Imaging Planets). Οι συγγραφείς τόνισαν ότι δεν πρόκειται για μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης. «Επειδή γνωρίζουμε ήδη τη φυσική, δεν χρειαζόμαστε την τεχνητή νοημοσύνη για να καταλάβουμε τι συμβαίνει», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Jason Wang, αστροφυσικός επίσης στο Northwestern.

Ο 51 Eridani b ξεπήδησε από τα δεδομένα

Με το FLIP η ομάδα ανέλυσε δεδομένα από τρία αστέρια, μεταξύ των οποίων το 51 Eridani, που απέχει περίπου 97 έτη φωτός από τη Γη. Για το συγκεκριμένο άστρο υπήρχαν ήδη υποψίες ότι περιφέρεται γύρω του γιγάντιος εξωπλανήτης. Ο πλανήτης, ο 51 Eridani b, είχε εντοπιστεί από επίγεια τηλεσκόπια, αλλά «πνιγόταν» στο φως σε προηγούμενες παρατηρήσεις του JWST. Με τη νέα μέθοδο ξεχώρισε καθαρά μέσα στο σύνολο των δεδομένων.

Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η προσέγγιση θα βοηθήσει στον εντοπισμό περισσότερων εξωπλανητών που είναι δύσκολο να παρατηρηθούν, ιδίως εκείνων που μοιάζουν με τους πλανήτες του δικού μας ηλιακού συστήματος. Στη σχεδόν 35ετή ιστορία του κυνηγιού εξωπλανητών, η συντριπτική πλειονότητα των πλανητών που έχουν βρεθεί διαφέρει ριζικά από τους δικούς μας, εν μέρει επειδή οι μεγαλύτεροι και πιο αντανακλαστικοί κόσμοι εντοπίζονται ευκολότερα με τα σημερινά τηλεσκόπια. «Δεν είναι ότι οι πλανήτες που μοιάζουν με το ηλιακό μας σύστημα δεν υπάρχουν», δήλωσε ο Ferrer-Chavez. «Είναι ότι δεν μπορούμε να τους δούμε».