Une paire de doctorants de Sydney. les étudiants ont contribué à affiner la vue sur l'observatoire spatial le plus puissant de l'humanité, sans quitter la Terre. Comme souvenir indélébile de ce résultat passionnant, Louis Desdoigts, aujourd'hui chercheur postdoctoral à Leiden aux Pays-Bas, et son collègue Max Charles, se sont fait tatouer sur leurs bras l'instrument que leur travail a réparé.
Cette avancée technique a permis aux chercheurs de l'Université de Sydney de développer un logiciel permettant de corriger le flou des images réalisées par le télescope spatial James Webb (JWST), un télescope multimilliardaire de dollars de la NASA, rétablissant ainsi les performances nettes de l'un de ses instruments scientifiques essentiels, le tout sans avoir besoin d'une mission spatiale ou d'une réparation par un astronaute.
Cette réalisation s'appuie sur le seul élément matériel conçu en Australie sur le JWST, l'interféromètre à masquage d'ouverture (AMI), créé par le professeur Peter Tuthill de l'école de physique de l'université de Sydney et de l'institut d'astronomie de Sydney. L'AMI permet aux astronomes de prendre des images à ultra haute résolution d'étoiles et d'exoplanètes en combinant la lumière de plusieurs zones sur le miroir principal du télescope, une technique connue sous le nom d'interférométrie.
Cependant, après le début des opérations de JWST, les scientifiques ont découvert que les performances d'AMI étaient dégradées par de subtiles distorsions électroniques dans son détecteur de caméra infrarouge. Celles-ci injectaient du flou dans les images récupérées – un problème qui n'est pas sans rappeler le prédécesseur du JWST, la première « vision floue » du télescope spatial Hubble après le lancement, qui nécessitait une mission de navette spatiale et des sorties dans l'espace d'astronautes pour être corrigée.
Plutôt que de concevoir un nouvel objectif ou de monter une mission de sauvetage aussi coûteuse, Ph.D. les étudiants Louis Desdoigts et Max Charles du groupe du professeur Tuthill, travaillant également avec le professeur agrégé Ben Pope (à l'Université Macquarie), ont créé un système d'étalonnage uniquement logiciel, basé sur les données, qui a fixé la mise au point depuis le sol.
Leur système, appelé AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations), utilise des simulations avancées et des réseaux neuronaux pour modéliser le comportement de l'optique et de l'électronique du télescope dans l'espace. En comprenant une imperfection dans laquelle la charge électrique s'infiltre dans les pixels voisins, un processus connu sous le nom d'effet plus brillant-plus gros, l'équipe a développé des algorithmes qui « éliminent le flou » des images et restaurent la pleine sensibilité de l'AMI.
« Au lieu d'envoyer des astronautes monter de nouvelles pièces, ils ont réussi à réparer les choses avec du code », a déclaré le professeur Tuthill. « C'est un brillant exemple de la façon dont l'innovation australienne peut avoir un impact mondial dans le domaine des sciences spatiales. »
Le correctif a produit des résultats spectaculaires. Avec AMIGO, le télescope spatial James Webb a réalisé des détections plus précises que jamais d'objets célestes faibles, notamment l'imagerie directe d'une exoplanète sombre et d'une naine rouge-brun en orbite autour de l'étoile proche HD 206893, à environ 133 années-lumière de la Terre.
Une étude complémentaire dirigée par Max Charles, titulaire d'un doctorat. étudiant à Sydney, a démontré le regain d'intérêt d'AMI en capturant des images haute résolution d'un jet de trou noir, de la surface volcanique de l'une des lunes de Jupiter (Io) et des vents stellaires poussiéreux de WR 137, repoussant ainsi les limites des capacités de JWST.
« Ce travail met encore plus en évidence la vision de JWST », a déclaré le Dr Desdoigts. « C'est incroyablement gratifiant de voir une solution logicielle étendre la portée scientifique du télescope et de savoir que cela était possible sans jamais quitter le laboratoire. »
Le Dr Desdoigts a désormais obtenu un poste de chercheur postdoctoral à l'Université de Leiden aux Pays-Bas.
Les deux études ont été publiées sur le serveur de pré-impression arXiv. L'article du Dr Desdoigts a été évalué par des pairs et sera bientôt publié dans le Publications de la Société Astronomique d'Australie. Cette publication coïncide avec la dernière série de programmes d'observation générale, d'enquête et de recherche archivistique du télescope spatial James Webb.
Le professeur agrégé Benjamin Pope, qui présentera ces résultats au SXSW Sydney vendredi, a déclaré que l'équipe de recherche souhaitait mettre le nouveau code entre les mains des chercheurs travaillant sur JWST dès que possible.
