Zwei Nachwuchsforscher aus Sydney melden eine technische Meisterleistung: Ohne je das Labor zu verlassen, haben sie die Bildschärfe des James-Webb-Weltraumteleskops wiederhergestellt – und damit ein Problem gelöst, das einst nur mit aufwendigen Astronauteneinsätzen zu beheben gewesen wäre.
Australische Software ersetzt Weltraum-Reparatur
Wie die Universität Sydney mitteilte, sei es den beiden Doktoranden Louis Desdoigts und Max Charles gelungen, eine Unschärfe in den Aufnahmen des milliardenschweren James-Webb-Teleskops (JWST) zu beheben. Die Ursache habe in feinen elektronischen Verzerrungen der Infrarotkamera gelegen, die das sogenannte Aperture Masking Interferometer (AMI) beeinträchtigt hätten – ein hochpräzises Instrument, das von Professor Peter Tuthill an der Universität Sydney entwickelt worden sei.
Das AMI, das als australisches Bauteil im JWST verbaut ist, ermögliche es, extrem hochauflösende Bilder von Sternen und Exoplaneten aufzunehmen. Dabei werde Licht aus verschiedenen Bereichen des Hauptspiegels kombiniert – ein Verfahren, das als Interferometrie bekannt ist. Doch kurz nach Beginn der wissenschaftlichen Arbeit des Teleskops sei aufgefallen, dass die AMI-Aufnahmen leicht verschwommen wirkten. Die Ursache: ein Effekt, bei dem elektrische Ladung auf benachbarte Pixel übergreift – bekannt als „brighter-fatter effect“.
AMIGO: Künstliche Intelligenz für schärfere Bilder
Statt einer teuren Reparatur im All entwickelten Desdoigts und Charles gemeinsam mit Professor Tuthill und dem Astrophysiker Ben Pope von der Macquarie University eine rein softwarebasierte Lösung. Ihr System mit dem Namen AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations) nutze Simulationen und neuronale Netzwerke, um die Funktionsweise der Teleskopoptik und -elektronik nachzubilden. So sei es gelungen, die Bildverzerrungen digital zu korrigieren und die volle Leistungsfähigkeit des AMI wiederherzustellen.
Professor Tuthill erklärte laut Universität Sydney, man habe damit „statt Schrauben und Ersatzteilen einfach Code eingesetzt“ – ein Beispiel dafür, wie australische Forschung weltweit Maßstäbe setzen könne.
Neue Einblicke ins All – ohne Raketenstart
Die Ergebnisse seien laut den Forschenden beeindruckend: Mit der neuen Software liefere das JWST nun seine bislang schärfsten Aufnahmen. Dazu zählten unter anderem Bilder eines schwachen Exoplaneten und eines rotbraunen Zwergsterns beim Stern HD 206893, etwa 133 Lichtjahre von der Erde entfernt. Auch Aufnahmen eines Schwarzen-Loch-Jets, der Oberfläche des Jupitermondes Io und der staubreichen Sternwinde von WR 137 seien nun deutlich klarer.
Dr. Desdoigts, der inzwischen als Postdoktorand an der Universität Leiden in den Niederlanden arbeite, sagte, es sei „unglaublich befriedigend, mit einer Softwarelösung die wissenschaftliche Reichweite des Teleskops zu erweitern – und das alles vom Boden aus“.
Beide Studien seien laut Universität Sydney auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht worden. Die Arbeit von Dr. Desdoigts werde zudem bald in der Fachzeitschrift Publications of the Astronomical Society of Australia erscheinen. Ziel sei es, die Software möglichst schnell weiteren JWST-Forschenden zur Verfügung zu stellen, wie Mitautor Benjamin Pope bei einer Präsentation in Sydney erklärte.