Новий алгоритм допоміг телескопу «Джеймс Вебб» побачити приховану за світлом зорі екзопланету

04 листопада 2026 р. 18:27

04 листопада 2026 р. 18:27

Астрономи розробили метод обробки зображень, який дозволяє краще відокремлювати слабке світло екзопланет від яскравого сяйва їхніх зір. Новий алгоритм враховує навіть невеликі зміни в роботі телескопа, через які традиційні методи обробки втрачають частину сигналу планет. Під час перевірки на спостереженнях космічного телескопа «Джеймс Вебб» він підвищив чутливість пошуку екзопланет і дозволив вперше отримати зображення екзопланети, яку не вдавалось розгледіти раніше. Дослідження опублікували в журналі Nature .

Відео того, як новий алгоритм відокремлює світло планети від світла зорі, роблячи екзопланету видимою чи більш помітною. Rodrigo Ferrer-Chavez

Чому так складно розгледіти екзопланети?

Безпосередньо побачити планету біля іншої зорі надзвичайно складно, оскільки її світло може бути приблизно у 100 тисяч разів слабшим за випромінювання зорі. Тому для отримання зображення астрономам потрібно максимально приглушити яскраве зоряне світло, зберігши при цьому слабкий сигнал планети. Для цього науковці використовують коронографи, які блокують світло зорі.

Однак навіть після цього на зображенні залишається характерний світловий ореол, який може приховувати планету. Зазвичай його прибирають за допомогою порівняння цільового спостереження з еталонними знімками іншої зорі або тієї самої зорі, отриманими в інший момент.

Проблема полягає в тому, що телескоп не залишається абсолютно незмінним: навіть невеликі коливання його положення, температурні зміни та оптичні деформації впливають на форму зоряного зображення. Через це еталонний знімок не завжди точно відповідає спостережуваному, а частина слабкого сигналу планети може залишитися непомітною. Щоб подолати це обмеження, американські астрономи на чолі з науковцями Північно-Західного університету розробили новий метод обробки зображень телескопів.

Яку нову планету вдалося побачити?

Команда вчених представила новий метод FLIP, який замість простого порівняння зображень використовує фізичну модель оптичної системи телескопа. Спочатку алгоритм налаштовує цю модель за еталонним зображенням, а потім адаптує її до конкретного наукового спостереження, враховуючи зміни в роботі інструмента. Для оптимізації моделі науковці використали автоматичне диференціювання — обчислювальний підхід, який дозволяє ефективно налаштовувати мільйони параметрів. Це допомагає відтворити зоряне зображення з урахуванням невеликих змін оптичної системи та відняти його від спостережуваних даних, тобто видалити світло зорі й залишити лише випромінювання об’єктів довкола неї.

Екзопланета 51 Eridani b на зображеннях, отриманих попередніми методами (зліва) і завдяки новому алгоритму (по центру), а також її очікуване розташування й розміри (справа). Rodrigo Ferrer-Chavez

Астрономи перевірили метод на архівних спостереженнях космічного телескопа «Джеймс Вебб». Вони порівняли результати нового алгоритму зі стандартним методом, який широко використовують для обробки зображень із високим контрастом. Новий метод показав кращі результати для всіх досліджених наборів даних. Зокрема, чутливість виявлення планет зросла приблизно у 2–15 разів, залежно від спостереження та відстані між планетою та зорею. Алгоритм дозволив отримати сигнал від планети 51 Eridani b у смузі поглинання вуглекислого газу, тоді як у попередньому аналізі цих спостережень стандартними методами планету не виявили. Такий діапазон особливо цікавий для дослідження атмосфер екзопланет, оскільки вміст вуглекислого газу може допомогти оцінити їхній хімічний склад і металічність.

Як це допоможе шукати екзопланети?

Новий підхід важливий не лише для аналізу даних «Джеймса Вебба». Астрономи вважають, що його можна адаптувати для інших наземних і космічних телескопів, зокрема майбутньої роботи обсерваторії імені Ненсі Роман і проєкту Обсерваторія з пошуку придатних до життя планет (Habitable Worlds Observatory), метою якого є безпосереднє отримання зображень планет, подібних до Землі.

Особливо перспективним такий метод може бути для пошуку слабких за випромінюванням і віддалених від своїх зір планет, які важко виявити традиційними алгоритмами. Це може розширити можливості прямого спостереження екзопланет і допомогти досліджувати їхні атмосфери. Водночас вчені наголошують, що новий метод поки не досягає фундаментальної межі чутливості, визначеної фотонним шумом. Для подальшого вдосконалення методу необхідно покращити моделі детектора, дослідити взаємозв’язок параметрів оптичної системи та оптимізувати обробку великих обсягів даних.

Які екзопланети «Джеймс Вебб» фотографував раніше

🔭 Перше пряме зображення екзопланети телескоп отримав у 2022 році, зазнимкувавши газового гіганта HIP 65426 b, якого довелося розглядати крізь коронограф.

☁️ На найчіткіших знімках чотирьох планет зорі HR 8799 «Вебб» у 2025 році знайшов вуглекислий газ. Це підтвердило, що вони сформувалися так само, як Юпітер із Сатурном.

🪐 Згодом телескоп уперше сам відкрив і сфотографував планету TWA 7b, яка стала найлегшою з тих, що вдавалося знімати напряму.

Наука