在探索宇宙奧秘的征程中,科學家們始終致力于突破技術瓶頸,以更清晰地窺探遙遠而暗弱的天體與結構。近日,我國科研團隊取得了一項重大突破,開發出名為“星衍”的天文AI模型,為宇宙深空探測帶來了新的希望。
暗弱天體,作為理解宇宙起源與演化的關鍵線索,其信號的捕捉一直面臨著巨大挑戰。天光背景噪聲與望遠鏡自身的熱輻射噪聲相互疊加,如同層層迷霧,嚴重干擾了科學家們對暗弱天體信號的探測。然而,這一難題如今被我國科研團隊成功攻克。
由清華大學自動化系和天文系的科研人員組成的團隊,自主研發出“星衍”模型。該模型基于計算光學原理與人工智能算法,具備強大的數據處理能力。它能夠解碼空間望遠鏡所收集的海量數據,并且兼容多種不同類型探測設備,有望成為通用深空數據增強平臺,為深空探測提供有力支持。
“星等”是衡量天體亮度的重要指標,數值越大,意味著天體越暗。研究顯示,當“星衍”應用于詹姆斯·韋布空間望遠鏡時,其覆蓋波段范圍大幅拓展,從可見光(約500納米)延伸至中紅外(5微米)。不僅如此,它還將深空探測深度提升了1個星等,探測準確度更是提升了1.6個星等。這一提升效果顯著,相當于將空間望遠鏡的等效口徑從約6米提升至近10米的量級,大大增強了望遠鏡的探測能力。
團隊利用“星衍”取得了令人矚目的成果。他們生成了目前國際上探測深度最優的深空成像結果,刷新了深空探測的極限,并繪制出極深圖像。通過這一模型,團隊發現了超過160個宇宙早期候選星系,這些星系誕生于宇宙大爆炸后的2至5億年。而在此之前,國際上僅發現50余個同時期的星系,這一發現為研究宇宙早期演化提供了豐富的樣本。
“星衍”模型之所以能取得如此優異的成績,得益于其獨特的“自監督時空降噪”技術。該技術專注于對暗弱信號的提取與重建,通過對噪聲漲落與星體光度進行聯合建模,并利用海量觀測數據進行訓練。在增加探測深度的同時,確保了探測的準確性,使得暗弱天體信號得以清晰呈現。
《科學》雜志的審稿人對這一研究給予了高度評價,認為該研究為宇宙探測提供了“強大工具”,將對天文領域產生重要影響。目前,依托“星衍”模型,天文觀測中受噪聲干擾的暗弱天體得以高保真重現。隨著技術的不斷發展,這一技術未來有望應用于更多新一代望遠鏡,為解決暗能量、暗物質、宇宙起源、系外行星等重大科學問題提供有力支持。











