MADRID 30 set. (EUROPA PRESS) -
Matemáticos e astrônomos da Universidade Johns Hopkins desenvolveram um novo método para reproduzir imagens de telescópios terrestres com a mesma nitidez das imagens tiradas do espaço.
Usando algoritmos que eliminam a interferência atmosférica, os pesquisadores tornaram possível que os telescópios terrestres produzam algumas das imagens mais profundas e nítidas de estrelas distantes, galáxias e outros elementos cósmicos necessários para estudar a origem e a estrutura do universo.
Detalhes sobre a ferramenta de aprimoramento de imagens foram publicados no The Astronomical Journal.
"Ao aprimorar nossa visão do céu, podemos ver objetos mais distantes e mais fracos e ampliar o limiar do que é detectável", disse Tamás Budavári, astrônomo e matemático da Universidade Johns Hopkins, que liderou a pesquisa, em um comunicado. "Isso nos fornecerá imagens mais atraentes do céu noturno, mas não apenas para fins acadêmicos. Isso abrirá novas oportunidades para melhorar a pesquisa cosmológica e revolucionará a maneira como processamos e entendemos as observações astronômicas."
PERTURBAÇÃO DA ATMOSFERA
Até mesmo os telescópios terrestres mais potentes têm dificuldade para observar o céu devido à constante flutuação da atmosfera da Terra. As variações de temperatura, pressão e outras condições atmosféricas causam distorções sutis, mas importantes, na refração da luz quando ela passa pela atmosfera, especialmente para fontes de luz fracas.
As técnicas tradicionais de processamento dessas distorções atmosféricas historicamente têm tido dificuldades para produzir imagens de alta qualidade, pois desfocam detalhes finos ou introduzem artefatos granulados, explicou Budavári. A nova solução, chamada ImageMM, melhora as imagens do telescópio ao modelar como a luz dos objetos celestes viaja e como as condições variáveis em diferentes camadas da atmosfera influenciam essas ondas de luz.
"Imagine a atmosfera como uma cortina transparente e inquieta, em constante movimento e cintilação, de modo que a cena atrás dela está sempre embaçada", explicou Yashil Sukurdeep, matemático da Johns Hopkins que desenvolveu o algoritmo. Nossos algoritmos aprendem a enxergar além dessa cortina, reconstruindo a imagem nítida e imóvel por trás dela.
Usando técnicas matemáticas avançadas, conseguimos produzir a visão mais nítida possível, revelando o céu noturno com uma clareza surpreendente. Chamamos nosso algoritmo de ImageMM porque, em essência, ele se baseia no método de Majorização-Minimização (MM), uma elegante técnica matemática que adaptamos de forma inovadora para explorar o cosmos.
Os primeiros testes do novo método restauraram imagens borradas e com ruído do Telescópio Subaru, um dos maiores do mundo, em questão de segundos. As imagens reprocessadas revelaram detalhes como a intrincada estrutura das galáxias espirais com uma clareza sem precedentes. Elas foram adquiridas especificamente pelo Telescópio Subaru no cume de Mauna Kea, no Havaí, para testar exposições de qualidade semelhante às futuras capturas do Observatório Vera C. Rubin, uma instalação de última geração na Universidade do Havaí. O Observatório Rubin, uma instalação de última geração no Chile, entrará em operação este ano.
IMAGEM QUASE PERFEITA
"Os astrônomos já têm ferramentas muito sofisticadas para analisar dados de imagens de telescópios, mas elas não removem todo o ruído, não removem todo o desfoque e não lidam bem com valores de pixels ausentes", disse Sukurdeep. "Nosso sistema pode recuperar uma imagem quase perfeita a partir de uma série de observações imperfeitas. Nunca teremos a verdade absoluta, mas acreditamos que isso é o mais próximo da perfeição que podemos alcançar atualmente.
Embora os algoritmos possam processar dados novos e antigos de vários observatórios, eles estão sendo adaptados para o próximo levantamento do céu do Rubin Observatory para obter grandes quantidades de dados sobre energia escura e matéria escura. Acredita-se que esses dois componentes misteriosos do cosmos sejam responsáveis por acelerar a expansão do universo e manter as galáxias unidas.
"É essencial para os astrônomos medir com precisão as formas dos objetos, não apenas para analisar a morfologia de galáxias individuais, mas também para analisar estatisticamente suas distorções devido à matéria escura e outros efeitos gravitacionais", disse Budavári. "Para observatórios terrestres de bilhões de dólares, obter até mesmo um pequeno grau de profundidade e melhoria na qualidade dessas observações pode ser enorme.
Embora os telescópios espaciais tenham uma capacidade superior de capturar imagens extremamente profundas e de alta resolução, eles só podem capturar uma pequena parte do céu observável, disse Budavári. Com uma vida útil de 34 anos, o Telescópio Espacial Hubble só obteve imagens de cerca de 0,1% do céu, de acordo com a NASA. Em contraste, as instalações terrestres, como o Observatório Rubin, capturam imagens de todo o céu visível a cada poucos dias.
"Com nossa técnica, podemos transformar centenas de observações em imagens quase comparáveis às que antes só podíamos obter com um telescópio espacial", disse Budavári. "É claro que isso é idealista, mas esse é realmente o objetivo - remover a atmosfera.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático