MADRID, 30 Sep. (EUROPA PRESS) -
Matemáticos y astrónomos de la Universidad Johns Hopkins han desarrollado un nuevo método para reproducir imágenes de telescopios terrestres con la misma claridad que las tomadas desde el espacio.
Mediante algoritmos que eliminan la interferencia atmosférica, los investigadores han hecho posible que los telescopios terrestres produzcan algunas de las imágenes más profundas y nítidas de estrellas distantes, galaxias y otros elementos cósmicos necesarios para estudiar el origen y la estructura del universo.
Los detalles sobre la herramienta de mejora de imágenes se publican en The Astronomical Journal.
"Al afinar nuestra visión del cielo, podemos ver objetos más lejanos y tenues, y ampliar el umbral de lo detectable", afirmó en un comunicado Tamás Budavári, astrónomo y matemático de la Universidad Johns Hopkins, quien dirigió la investigación. "Esto nos proporcionará imágenes más atractivas del cielo nocturno, pero no solo para fines académicos. Abrirá nuevas oportunidades para mejorar la investigación cosmológica y revolucionará la forma en que procesamos y entendemos las observaciones astronómicas".
PERTURBACIÓN DE LA ATMÓSFERA
Incluso los telescopios terrestres más potentes tienen dificultades para observar el cielo debido a la constante fluctuación de la atmósfera terrestre. Las variaciones de temperatura, presión y otras condiciones atmosféricas causan distorsiones sutiles pero importantes en la refractación de la luz al atravesar la atmósfera, especialmente en el caso de fuentes de luz tenues.
Las técnicas tradicionales para procesar estas distorsiones atmosféricas han tenido dificultades históricamente para producir imágenes de alta calidad, ya que difuminan los detalles finos o introducen artefactos granulados, explicó Budavári. La nueva solución, denominada ImageMM, mejora las imágenes de los telescopios al modelar cómo viaja la luz de los objetos celestes y cómo las condiciones cambiantes en las diferentes capas de la atmósfera influyen en esas ondas de luz.
"Imaginemos la atmósfera como una cortina transparente e inquieta, en constante movimiento y brillo, por lo que la escena que hay detrás siempre se ve borrosa", explicó Yashil Sukurdeep, matemático de Johns Hopkins que desarrolló el algoritmo. Nuestros algoritmos aprenden a ver más allá de esa cortina, reconstruyendo la imagen fija y nítida que se esconde tras ella.
Mediante técnicas matemáticas avanzadas, logramos producir la visión más nítida posible, revelando el cielo nocturno con una claridad asombrosa. Llamamos a nuestro algoritmo ImageMM porque, en esencia, se basa en el método de Mayorización-Minimización (MM), una elegante técnica matemática que hemos adaptado de una forma innovadora para explorar el cosmos.
Las primeras pruebas del nuevo método restauraron imágenes borrosas y ruidosas del Telescopio Subaru, uno de los más grandes del mundo, en cuestión de segundos. Las imágenes reprocesadas revelaron detalles como la intrincada estructura de las galaxias espirales con una claridad sin precedentes. Fueron adquiridas específicamente por el Telescopio Subaru en la cumbre de Mauna Kea, en Hawái, para probar exposiciones de calidad similar a las futuras capturas del Observatorio Vera C. Rubin, una instalación de vanguardia en Chile que comenzará a operar este año.
IMAGEN CASI PERFECTA
"Los astrónomos ya cuentan con herramientas muy sofisticadas para analizar datos de imágenes de telescopios, pero no eliminan todo el ruido, no eliminan todo el desenfoque y no gestionan bien los valores de píxeles faltantes", afirmó Sukurdeep. "Nuestro sistema puede recuperar una imagen casi perfecta a partir de una serie de observaciones imperfectas. Nunca tendremos la verdad absoluta, pero creemos que esto es lo más cercano a la perfección que podemos alcanzar actualmente.
Si bien los algoritmos pueden procesar datos nuevos y antiguos de varios observatorios, se están adaptando para el próximo estudio del cielo del Observatorio Rubin, con el fin de obtener grandes cantidades de datos sobre la energía oscura y la materia oscura. Se cree que estos dos misteriosos componentes del cosmos son responsables de acelerar la expansión del universo y mantener unidas las galaxias.
"Es fundamental que los astrónomos midan con precisión las formas de los objetos, no solo para analizar la morfología de las galaxias individuales, sino también para analizar estadísticamente sus distorsiones derivadas de la materia oscura y otros efectos gravitacionales", afirmó Budavári. "En el caso de observatorios terrestres de miles de millones de dólares, obtener incluso un pequeño grado de profundidad y mejora en la calidad de esas observaciones puede ser enorme".
Aunque los telescopios espaciales tienen una capacidad superior para capturar imágenes extremadamente profundas y de alta resolución, solo pueden capturar una pequeña porción del cielo observable, afirmó Budavári. Con 34 años de vida útil, el Telescopio Espacial Hubble solo ha fotografiado alrededor del 0,1% del cielo, según la NASA. En cambio, instalaciones terrestres como el Observatorio Rubin capturarán imágenes de todo el cielo visible cada pocos días.
"Con nuestra técnica, podemos convertir cientos de observaciones en imágenes casi comparables a las que antes solo podíamos obtener con un telescopio espacial", afirmó Budavári. "Claro que es idealista, pero ese es realmente el objetivo: eliminar la atmósfera".