Tin tức Vũ trụ TV

AI và quang tử hợp lực để giúp tìm kiếm ‘Trái đất mới’ dễ dàng hơn

Ngày:
Th10 22, 2020
Tóm lược:

Bằng cách kết hợp quang tử với trí thông minh nhân tạo, các nhà khoa học đã phát triển một cảm biến giúp giải mã ‘sự lấp lánh’ của các ngôi sao và cho phép khám phá các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi trên Trái đất.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Bằng cách kết hợp quang tử với trí thông minh nhân tạo, các nhà khoa học đã phát triển một cảm biến giúp giải mã 'sự lấp lánh' của các ngôi sao và cho phép khám phá các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi trên Trái đất.

Các nhà khoa học Úc đã phát triển một loại cảm biến mới để đo và chỉnh sửa sự biến dạng của ánh sáng sao do nhìn xuyên qua bầu khí quyển của Trái đất, giúp việc nghiên cứu khả năng có sự sống trên các hành tinh xa xôi trở nên dễ dàng hơn.

Sử dụng trí tuệ nhân tạo và máy học, các nhà khoa học quang học của Đại học Sydney đã phát triển một cảm biến có thể vô hiệu hóa sự ‘lấp lánh’ của một ngôi sao gây ra bởi sự biến đổi nhiệt trong khí quyển Trái đất. Điều này sẽ giúp việc khám phá và nghiên cứu các hành tinh trong các hệ mặt trời xa xôi dễ dàng hơn từ các kính viễn vọng quang học trên Trái đất.

“Cách chính mà chúng tôi xác định các hành tinh quay quanh các ngôi sao xa xôi là bằng cách đo độ lõm thường xuyên trong ánh sáng sao do các hành tinh chặn các phần của mặt trời”, tác giả chính, Tiến sĩ Barnaby Norris, người giữ vị trí Nghiên cứu viên tại Đại học Sydney cho biết Phòng thí nghiệm Thiết bị đo và ở nút Quang học Thiên văn Úc của Đại học Sydney trong Trường Vật lý chia sẻ.

Ông nói: “Điều này thực sự khó khăn từ mặt đất, vì vậy chúng tôi cần phát triển một phương pháp mới để nhìn lên các ngôi sao. Chúng tôi cũng muốn tìm cách quan sát trực tiếp những hành tinh này từ Trái đất”.

Sáng chế của nhóm hiện sẽ được triển khai trên một trong những kính thiên văn quang học lớn nhất thế giới, kính thiên văn Subaru dài 8,2 mét ở Hawaii, do Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản điều hành.

Tiến sĩ Norris cho biết: “Thực sự rất khó để tách ‘ánh sáng lấp lánh’ của một ngôi sao khỏi sự sụt giảm ánh sáng do các hành tinh gây ra khi quan sát từ Trái đất. “Hầu hết các quan sát về ngoại hành tinh đến từ kính thiên văn quay quanh quỹ đạo, chẳng hạn như Kepler của NASA. Với phát minh của mình, chúng tôi hy vọng sẽ khởi động một thời kỳ phục hưng trong quan sát ngoại hành tinh từ mặt đất.”

Nghiên cứu được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Communications .

PHƯƠNG PHÁP CẤP ĐỘ

Sử dụng ‘cảm biến mặt sóng quang tử’ mới sẽ giúp các nhà thiên văn học trực tiếp hình ảnh các hành tinh ngoài hành tinh xung quanh các ngôi sao xa Trái đất.

Trong hai thập kỷ qua, hàng nghìn hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta đã được phát hiện, nhưng chỉ một số ít được chụp ảnh trực tiếp từ Trái đất. Điều này hạn chế nghiêm trọng việc khám phá khoa học về các hành tinh ngoài hành tinh này.

Tạo hình ảnh của hành tinh mang lại nhiều thông tin hơn so với các phương pháp phát hiện gián tiếp, như đo độ mờ của ánh sao. Các hành tinh giống như Trái đất có thể xuất hiện mờ hơn một tỷ lần so với ngôi sao chủ của chúng. Và việc quan sát hành tinh tách biệt khỏi ngôi sao của nó cũng giống như nhìn vào đồng 10 xu được giữ ở Sydney, khi nhìn từ Melbourne.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm khoa học tại Trường Vật lý đã phát triển một ‘cảm biến mặt sóng quang tử’, một phương pháp mới cho phép đo độ méo chính xác do khí quyển gây ra, do đó, nó có thể được điều chỉnh bằng hệ thống quang học thích ứng của kính thiên văn hàng nghìn số lần một giây.

Tiến sĩ Norris cho biết: “Cảm biến mới này kết hợp các thiết bị quang tử tiên tiến với các kỹ thuật học sâu và mạng nơ-ron để đạt được loại cảm biến mặt sóng chưa từng có cho các kính thiên văn lớn.

Ông nói: “Không giống như các cảm biến mặt sóng thông thường, nó có thể được đặt ở cùng một vị trí trong thiết bị quang học nơi hình ảnh được hình thành. Điều này có nghĩa là nó nhạy cảm với các loại biến dạng không nhìn thấy được đối với các cảm biến mặt sóng khác hiện đang được sử dụng trong các đài quan sát lớn”.

Giáo sư Olivier Guyon từ Kính viễn vọng Subaru và Đại học Arizona là một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới về quang học thích ứng. Ông nói: “Đây chắc chắn là một cách tiếp cận rất sáng tạo và rất khác với tất cả các phương pháp hiện có. Nó có thể giải quyết một số hạn chế lớn của công nghệ hiện tại. Chúng tôi hiện đang phối hợp với nhóm Đại học Sydney để thử nghiệm khái niệm này tại Subaru kết hợp với SCExAO, là một trong những hệ thống quang học thích ứng tiên tiến nhất trên thế giới. “

ỨNG DỤNG SAU HÀNH CHÍNH

Các nhà khoa học đã đạt được kết quả đáng chú ý này bằng cách xây dựng trên một phương pháp mới để đo (và hiệu chỉnh) mặt sóng của ánh sáng truyền qua nhiễu động khí quyển trực tiếp tại mặt phẳng tiêu điểm của một thiết bị hình ảnh. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ chuyển đổi ánh sáng tiên tiến, được gọi là đèn lồng quang tử, được liên kết với quy trình suy luận mạng nơ-ron.

Đồng tác giả Jin (Fiona) Wei, một sinh viên sau đại học tại Phòng thí nghiệm dụng cụ đo thiên văn Sydney, cho biết: “Đây là một cách tiếp cận hoàn toàn khác với các phương pháp hiện có và giải quyết được một số hạn chế lớn của các phương pháp hiện tại.

Phó Giáo sư Sergio Leon-Saval, Giám đốc Phòng thí nghiệm Thiết bị Thiên văn Sydney tại Trường Vật lý thuộc Đại học Sydney, cho biết: “Mặc dù chúng tôi đến với vấn đề này để giải quyết một vấn đề trong thiên văn học, nhưng kỹ thuật được đề xuất là vô cùng phù hợp với một loạt các lĩnh vực. Nó có thể được ứng dụng trong thông tin liên lạc quang học, viễn thám, hình ảnh in-vivo và bất kỳ lĩnh vực nào khác liên quan đến việc thu hoặc truyền các mặt sóng chính xác qua môi trường hỗn loạn hoặc đục, chẳng hạn như nước, máu hoặc không khí. “


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Sydney cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Barnaby RM Norris, Jin Wei, Christopher H. Betters, Alison Wong, Sergio G. Leon-Saval. Cảm biến mặt phẳng tiêu điểm toàn quang tử . Truyền thông Thiên nhiên , 2020; 11 (1) DOI: 10.1038 / s41467-020-19117-w

Bài viết liên quan

Bài viết mới