Chinesische Forscher der Tsinghua-Universität haben ein neues Modell der künstlichen Intelligenz entwickelt, das die Möglichkeiten von Astronomen bei der Erforschung des tiefen Kosmos erheblich verbessert.
Das Modell erhielt den Namen ASTERIS — Astronomical Spatiotemporal Enhancement and Reconstruction for Image Synthesis. Es kombiniert Methoden der computergestützten Optik und der KI, um extrem schwache Signale von weit entfernten Objekten aufzufangen.
Die Ergebnisse der Arbeit wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht. Bei der Anwendung von ASTERIS auf die Daten des James-Webb-Teleskops gelang es den Wissenschaftlern, den Beobachtungsbereich vom sichtbaren Licht bei etwa 500 Nanometern bis zur mittleren Infrarotstrahlung bei 5 Mikrometern zu erweitern.
Die Nachweistiefe stieg um eine Sternengrößenklasse: Das Teleskop erfasst nun Objekte, die 2,5-mal schwächer sind als zuvor. Dies ermöglichte es, mehr als 160 Kandidaten für Galaxien mit hoher Rotverschiebung aus der Epoche der „kosmischen Morgendämmerung“ zu identifizieren — eines Zeitraums von 200–500 Millionen Jahren nach dem Urknall.
Diese Anzahl übertrifft die Ergebnisse früherer Methoden um das Dreifache. Nach Angaben von Cai Zheng, außerordentlicher Professor am Lehrstuhl für Astronomie, hilft das Modell, das Himmelsrauschen und die Wärmestrahlung der Teleskope zu überwinden, die zuvor schwache Signale verdeckten.
ASTERIS verwendet eine selbstüberwachte raumzeitliche Methode zur Rauschunterdrückung und erstellt dreidimensionale Bilder unter Berücksichtigung von Veränderungen in Zeit und Raum. Ein zusätzlicher Mechanismus der adaptiven photometrischen Auswahl trennt echte Signale vom Hintergrundrauschen.
Professor Dai Qionghai vom Lehrstuhl für Automatisierung der Tsinghua-Universität bemerkte, dass verborgene Objekte nun klar und präzise rekonstruiert werden können. Die Technologie funktioniert mit verschiedenen Beobachtungssystemen und könnte zu einer universellen Plattform für die Verarbeitung großer Datenmengen werden.
Künftig soll das Modell in Teleskopen der nächsten Generation eingesetzt werden. Wie wird sich dies auf die Suche nach Antworten über die dunkle Energie, die dunkle Materie und den Ursprung des Universums auswirken?
Die Wissenschaftler betonen, dass ASTERIS bereits sein Potenzial bei der Entdeckung von Exoplaneten und anderen Schlüsselaufgaben der modernen Astronomie unter Beweis stellt.
