Астрономы разработали способ находить экзопланеты, скрытые ярким светом звёзд, с помощью компьютерного моделирования работы космического телескопа James Webb. Метод уже позволил обнаружить планету, которую не удавалось разглядеть в ранее полученных данных. В испытаниях на известных объектах новая технология показала чувствительность в два–15 раз выше, чем традиционные методы.
Подход получил название Physics-based Learning for Imaging Planets (FLIP), что можно перевести как «физическое обучение для получения изображений планет». Учёные создали цифровую копию инфракрасной камеры NIRCam, установленной на телескопе Webb, и смоделировали распространение света через его оптическую систему. Это помогло учесть мельчайшие искажения и нестабильность прибора, из-за которых слабый свет планеты теряется на фоне излучения звезды.
Вместо того чтобы заставлять алгоритм угадывать, как выглядит звёздный свет, исследователи использовали физическую модель телескопа и методы оптимизации, применяемые в машинном обучении. Система перебирает миллионы возможных параметров, пока рассчитанное изображение звезды не начинает соответствовать реальным наблюдениям. Затем смоделированное свечение вычитают из исходного снимка, благодаря чему становятся заметны ранее скрытые объекты.
Работа над методом началась после неудачной попытки обучить алгоритмы напрямую предсказывать структуру звёздного света. Этот результат заставил команду изменить стратегию и применить вычислительные инструменты для физических расчётов, а не для простого прогнозирования. По данным ScienceDaily, проект объединил специалистов Калифорнийского технологического института, Северо-Западного университета и других научных организаций.
FLIP может помочь повторно изучить архив наблюдений James Webb без проведения новых съёмок. В существующих данных могут находиться планеты, которые ранее не удавалось отделить от яркого света их звёзд. Исследователи также рассчитывают проверить технологию на других приборах, включая космический телескоп Nancy Grace Roman и наземные обсерватории.
Учёные считают, что метод пригодится при создании будущих телескопов, предназначенных для поиска планет, похожих на Землю. Такая планета может быть примерно в 10 миллиардов раз тусклее звезды, расположенной рядом с ней на изображении. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature в статье «Imaging exoplanets below the telescope stability limit» («Получение изображений экзопланет за пределами предела стабильности телескопа»).