Nhóm nghiên cứu đa ngành thuộc Đại học Thanh Hoa đã xây dựng mô hình mang tên ASTERIS (Astronomical Spatiotemporal Enhancement and Reconstruction for Image Synthesis), kết hợp quang học tính toán với các thuật toán AI hiện đại.
Theo kết quả công bố trên Science, ASTERIS có khả năng trích xuất những tín hiệu thiên văn cực kỳ yếu, nhận diện các thiên hà cách Trái Đất hơn 13 tỉ năm ánh sáng và tái tạo hình ảnh không gian sâu với mức độ chi tiết chưa từng đạt được trước đây. Việc phát hiện các thiên thể xa và mờ nhạt đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu nguồn gốc cũng như tiến hóa của vũ trụ.
Trong thực tế, các tín hiệu từ những vật thể xa xôi thường bị che lấp bởi nhiễu nền bầu trời và bức xạ nhiệt phát ra từ chính kính viễn vọng, tạo ra thách thức lớn cho giới thiên văn. Khi áp dụng kỹ thuật “khử nhiễu không gian – thời gian tự giám sát” của ASTERIS vào dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb, phạm vi quan sát được mở rộng từ ánh sáng khả kiến ở bước sóng khoảng 500 nanomet sang vùng hồng ngoại giữa ở mức 5 micromet.
Độ sâu phát hiện tăng thêm 1,0 độ sáng, giúp kính viễn vọng ghi nhận các vật thể mờ hơn khoảng 2,5 lần so với trước đây. Nhờ đó, nhóm nghiên cứu đã xác định được hơn 160 thiên hà có độ dịch chuyển đỏ cao, thuộc giai đoạn “Bình minh vũ trụ” – khoảng 200 đến 500 triệu năm sau Vụ nổ lớn – cao gấp ba lần số lượng phát hiện bằng các phương pháp truyền thống. Thông tin này do Phó Giáo sư Cai Zheng, Khoa Thiên văn học của Đại học Thanh Hoa và là thành viên nhóm nghiên cứu, chia sẻ.
Khác với các kỹ thuật giảm nhiễu trước đây vốn dựa trên việc xếp chồng nhiều lần phơi sáng và giả định nhiễu đồng nhất hoặc có tương quan, ASTERIS tái tạo hình ảnh không gian sâu dưới dạng thể tích không gian – thời gian ba chiều. Cách tiếp cận này cho phép xử lý thực tế rằng nhiễu trong không gian sâu thay đổi theo cả thời gian lẫn không gian.
Thông qua cơ chế “sàng lọc thích ứng quang trắc”, hệ thống có thể nhận diện các dao động nhiễu nhỏ và tách biệt chúng khỏi tín hiệu cực yếu phát ra từ những ngôi sao và thiên hà xa xôi. Một nhà phản biện đánh giá đây là công trình có ý nghĩa lớn và có thể tạo tác động sâu rộng tới toàn ngành thiên văn học.
Giáo sư Dai Qionghai, Khoa Tự động hóa, Đại học Thanh Hoa, cho biết các thiên thể mờ nhạt vốn bị che khuất bởi nhiễu ánh sáng trong quan sát giờ đây có thể được tái tạo với độ chính xác cao nhờ mô hình này.
Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu kỳ vọng ASTERIS sẽ được triển khai trên các kính viễn vọng thế hệ mới, góp phần hỗ trợ giải đáp những câu hỏi nền tảng liên quan đến năng lượng tối, vật chất tối, nguồn gốc vũ trụ và các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.
Bình luận
0