आम्ही जेम्स वेब टेलीस्कोपची दृष्टी दशलक्ष किलोमीटर अंतरावर कशी धरली

वेबच्या लाँचनंतर, ऑस्ट्रेलियन शास्त्रज्ञांनी प्रतिमेचे विकृतींचे निदान आणि दुरुस्त करण्यासाठी एक अद्वितीय इन्स्ट्रुमेंट, एएमआय वापरले. त्यांची नवीन पद्धत स्पष्टता पुनर्संचयित करते, लपविलेले ग्रह आणि ब्लॅक होल जेट्स प्रकट करते आणि आमच्या आकाशगंगेच्या पलीकडे पृथ्वीसारखे जग शोधण्याची वेबची क्षमता वाढवते

सिडनी: 2021 मध्ये ख्रिसमस डिनरनंतर, आमचे कुटुंब टेलिव्हिजनवर चिकटून राहिले आणि नासाच्या 10 अब्ज डॉलर्स जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोपची नेल-चाव्याव्दारे लाँचिंग पहात होते. १ 1990 1990 ० मध्ये हबल सुरू झाल्यापासून दुर्बिणीच्या तंत्रज्ञानामध्ये अशी झेप पुढे आली नव्हती.

त्याच्या उपयोजनांकडे जाताना, वेबला अपयशाचे 344 संभाव्य बिंदू यशस्वीरित्या नेव्हिगेट करावे लागले. कृतज्ञतापूर्वक, प्रक्षेपण अपेक्षेपेक्षा चांगले झाले आणि शेवटी आम्ही पुन्हा श्वास घेऊ शकलो.

सहा महिन्यांनंतर, वेबच्या पहिल्या प्रतिमा उघडकीस आल्या, अद्याप पाहिल्या गेलेल्या सर्वात दूरच्या आकाशगंगांपैकी. तथापि, ऑस्ट्रेलियामधील आमच्या संघासाठी हे काम फक्त सुरू झाले.

आम्ही वेबचा उच्च-रिझोल्यूशन मोड वापरत आहोत, ज्याला अ‍ॅपर्चर मास्किंग इंटरफेरोमीटर किंवा एएमआय शॉर्टसाठी म्हणतात. हे अचूकपणे मशीन केलेल्या धातूंचा एक छोटासा तुकडा आहे जो दुर्बिणीच्या एका कॅमेर्‍यामध्ये स्लॉट करतो, ज्यामुळे त्याचे रिझोल्यूशन वाढते.

एएमआय कष्टाने चाचणी आणि वर्धित करण्याच्या आमचे निकाल आता कागदाच्या जोडीमध्ये ओपन-अ‍ॅक्सेस आर्काइव्ह आर्क्सिव्हवर सोडले गेले आहेत. आम्ही शेवटी तारे, ग्रह, चंद्र आणि अगदी ब्लॅक होल जेट्सचे पहिले यशस्वी निरीक्षणे सादर करू शकतो.

दहा लाख किलोमीटर अंतरावर असलेल्या इन्स्ट्रुमेंटसह काम करत आहे

हबलने आपले जीवन लक्ष केंद्रित केले – त्याचे आरसा तंतोतंत, परंतु चुकीच्या पद्धतीने होते. ज्ञात तारे पाहून आणि आदर्श आणि मोजलेल्या प्रतिमांची तुलना करून (ऑप्टोमेट्रिस्ट्स काय करतात त्याप्रमाणे), या ऑप्टिकल त्रुटीसाठी “प्रिस्क्रिप्शन” शोधणे आणि भरपाई करण्यासाठी लेन्स डिझाइन करणे शक्य होते.

नवीन ऑप्टिक्स स्थापित करण्यासाठी 1993 मध्ये स्पेस शटल प्रयत्नात उडाण्यासाठी या सुधारणेसाठी सात अंतराळवीरांना आवश्यक होते. हबल पृथ्वीवर पृष्ठभागापासून काहीशे किलोमीटर अंतरावर फिरते आणि अंतराळवीरांद्वारे पोहोचू शकते.

याउलट, वेब अंदाजे 1.5 दशलक्ष किलोमीटर अंतरावर आहे – आम्ही त्यास भेट देऊ शकत नाही आणि सेवा देऊ शकत नाही आणि कोणतेही हार्डवेअर बदलल्याशिवाय समस्यांचे निराकरण करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.

येथेच एएमआय येते. खगोलशास्त्रज्ञ पीटर टुथिल यांनी डिझाइन केलेले हे बोर्डवरील एकमेव ऑस्ट्रेलियन हार्डवेअर आहे.

त्याच्या प्रतिमांमधील कोणत्याही अस्पष्टतेचे निदान आणि मोजण्यासाठी हे वेबवर ठेवले गेले. वेबच्या 18 हेक्सागोनल प्राइमरी मिरर आणि बर्‍याच अंतर्गत पृष्ठभागांमध्ये विकृतीचे नॅनोमीटर देखील ग्रह किंवा ब्लॅक होलच्या अभ्यासास अडथळा आणण्यासाठी पुरेशी प्रतिमा अस्पष्ट करतील, जिथे संवेदनशीलता आणि रेझोल्यूशन महत्त्वाचे आहे.

एएमआय एका सोप्या धातूच्या प्लेटमध्ये छिद्रांच्या काळजीपूर्वक संरचित नमुन्यासह प्रकाश फिल्टर करते, जेणेकरून काही ऑप्टिकल मिसलिग्नमेंट्स आहेत की नाही हे सांगणे अधिक सुलभ करते.

शिकार अस्पष्ट पिक्सेल

आम्हाला हा मोड ग्रहांच्या जन्माच्या ठिकाणी, तसेच काळ्या छिद्रांमध्ये चोखल्या जाणार्‍या सामग्रीचे निरीक्षण करण्यासाठी वापरायचा होता. परंतु यापैकी कोणत्याहीपूर्वी, एएमआयने हे दर्शविले की वेबने अपेक्षेप्रमाणे संपूर्णपणे कार्य केले नाही. अगदी बारीक रिझोल्यूशनवर – वैयक्तिक पिक्सेलच्या पातळीवर – इलेक्ट्रॉनिक प्रभावामुळे सर्व प्रतिमा किंचित अस्पष्ट झाल्या: त्यांच्या गडद शेजार्‍यांमध्ये उजळ पिक्सेल गळती.

ही चूक किंवा त्रुटी नाही, परंतु अवरक्त कॅमेर्‍याचे मूलभूत वैशिष्ट्य आहे जे वेबसाठी अनपेक्षितपणे गंभीर असल्याचे दिसून आले.

काही पिक्सेल दूर त्यांच्या तार्‍यांपेक्षा हजारो वेळा अस्पष्ट दूरच्या ग्रहांना पाहण्याचा हा एक डीलब्रेकर होता: माझ्या सहका्यांनी त्वरीत दर्शविले की त्याच्या मर्यादा अपेक्षेपेक्षा दहापट जास्त आहेत.

तर, आम्ही ते दुरुस्त करण्यासाठी निघालो.

आम्ही वेबची दृष्टी कशी तीव्र केली

युनिव्हर्सिटी ऑफ सिडनी पीएचडी विद्यार्थी लुईस डेस्डोइग्ट्स यांच्या नेतृत्वात एका नवीन पेपरमध्ये आम्ही ऑप्टिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक विकृती एकाच वेळी शिकण्यासाठी आणि दुरुस्त करण्यासाठी एएमआय सह तार्‍यांकडे पाहिले.

आरसे आणि per पर्चरच्या आकारांबद्दल आणि तार्‍यांच्या रंगांबद्दल लवचिकतेसह आम्ही एएमआयच्या ऑप्टिकल भौतिकशास्त्राचे अनुकरण करण्यासाठी एक संगणक मॉडेल तयार केले.

आम्ही हे “प्रभावी डिटेक्टर मॉडेल” सह इलेक्ट्रॉनिक्सचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी मशीन लर्निंग मॉडेलशी कनेक्ट केले – जिथे आम्ही फक्त डेटा किती चांगल्या प्रकारे पुनरुत्पादित करू शकतो याची काळजी घेतो, का नाही.

काही चाचणी तार्‍यांवर प्रशिक्षण आणि प्रमाणीकरणानंतर, या सेटअपने आम्हाला एएमआय पूर्ण फंक्शनमध्ये पुनर्संचयित करून इतर डेटामधील अस्पष्ट गणना करण्यास आणि पूर्ववत करण्यास अनुमती दिली. हे वेब स्पेसमध्ये काय करते हे बदलत नाही, परंतु प्रक्रियेदरम्यान डेटा दुरुस्त करते.

हे सुंदरपणे कार्य केले-स्टार एचडी 206893 एक अस्पष्ट ग्रह आणि रेडडे-ज्ञात तपकिरी बौने (एक तारा आणि ग्रह यांच्यातील ऑब्जेक्ट) होस्ट करते. हे दुरुस्ती लागू करण्यापूर्वी ते ज्ञात होते परंतु वेबच्या आवाक्याबाहेरचे होते. आता, दोन्ही लहान ठिपके आमच्या सिस्टमच्या आमच्या नवीन नकाशेमध्ये स्पष्टपणे बाहेर पडले.

या सुधारणेने अज्ञात ग्रहांसाठी पूर्वीच्या अशक्य रिझोल्यूशन आणि संवेदनशीलतेसाठी एएमआय वापरण्याचे दार उघडले आहे.

हे फक्त ठिपक्यांवरच कार्य करत नाही

युनिव्हर्सिटी ऑफ सिडनी पीएचडी विद्यार्थी मॅक्स चार्ल्सच्या एका साथीदार पेपरमध्ये आम्ही हे फक्त ठिपके नसले तरी – हे ठिपके ग्रह असले तरीही – परंतु वेबसह केलेल्या सर्वोच्च रिझोल्यूशनवर जटिल प्रतिमा तयार केल्या आहेत. आम्ही दुर्बिणीच्या मर्यादेस ढकलणारी, त्याच्या कामगिरीची चाचणी घेत असलेल्या चांगल्या-अभ्यास केलेल्या लक्ष्यांकडे पुन्हा पाहिले.

नवीन सुधारणेसह, आम्ही ज्युपिटरचा चंद्र आयओ फोकसमध्ये आणला, त्याच्या ज्वालामुखीचा मागोवा एक तासाच्या वेळेस फिरत असताना स्पष्टपणे त्याचा मागोवा घेतला.

एएमआयने पाहिल्याप्रमाणे, गॅलेक्सी एनजीसी 1068 च्या मध्यभागी असलेल्या ब्लॅक होलमधून जेट लाँच केले गेले.

अखेरीस, एएमआय डब्ल्यूआर 137 नावाच्या तार्‍यांच्या जोडीभोवती धूळचा एक रिबन वेगाने निराकरण करू शकतो, नेत्रदीपक एपीईपी सिस्टमचा एक अस्पष्ट चुलत भाऊ, सिद्धांतानुसार.

एएमआयसाठी तयार केलेला कोड वेब आणि त्याच्या पाठपुरावा, रोमन स्पेस टेलीस्कोपवरील बर्‍याच जटिल कॅमेर्‍यांसाठी एक डेमो आहे. ही साधने ऑप्टिकल कॅलिब्रेशनची इतकी बारीक मागणी करतात, हे कोणत्याही ज्ञात सामग्रीच्या क्षमतेपेक्षा – नॅनोमीटरचे फक्त एक अंश आहे.

आमचे कार्य दर्शविते की जर आपण कार्य करू इच्छित असलेल्या सामग्रीचे मोजमाप, नियंत्रण आणि दुरुस्त करू शकलो तर आम्ही आपल्या आकाशगंगेच्या दूरवर पृथ्वीसारखे ग्रह शोधण्याची आशा करू शकतो.