51 Eridani b lộ diện trên kính James Webb nhờ thuật toán FLIP
Tín hiệu của hành tinh 51 Eridani b từng bị che khuất bởi ánh sáng chói lóa từ ngôi sao mẹ. Một thuật toán mới mang tên FLIP đã giúp kính viễn vọng James Webb tìm lại mục tiêu này. Công cụ giúp cải thiện độ nhạy phát hiện lên tới 15 lần so với trước. Theo Tức Thời, giải pháp phần mềm này mang lại giá trị thực tế lớn cho ngành thiên văn.
Phát hiện lại 51 Eridani b từ kho dữ liệu kính James Webb
Chụp ảnh trực tiếp các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời luôn là bài toán khó. Luồng sáng từ ngôi sao chủ thường lấn át hoàn toàn ánh sáng phản xạ từ hành tinh. Ngay cả camera NIRCam trên kính James Webb cũng gặp trở ngại này khi chụp các hệ sao trẻ.
Trong bài báo năm 2026 trên tạp chí Nature, nhóm tác giả đã giải quyết vấn đề bằng toán vi phân. Nhóm do nghiên cứu sinh Rodrigo Ferrer-Chavez và giáo sư Jason Wang dẫn đầu tại Đại học Northwestern. Họ tạo ra kỹ thuật FLIP để bóc tách luồng sáng tán xạ dư thừa.
Dấu vết 51 Eridani b sau 11 năm
Mục tiêu nghiên cứu chính là thiên thể 51 Eridani b. Trước đó, phát hiện của hành tinh được công bố vào năm 2015 qua kính thiên văn mặt đất. Tuy nhiên, khi kính James Webb quan sát hệ sao này, hành tinh lại không xuất hiện trong ảnh thô.
Sau 11 năm tìm kiếm, công trình mới đã làm lộ diện hành tinh này. Nhóm tác giả không cần thực hiện thêm lượt quan sát nào ngoài không gian. Họ chỉ cần áp dụng thuật toán FLIP vào tệp dữ liệu lưu trữ sẵn có trên mặt đất.
Giải pháp này tương tự bước tiến của công nghệ AI xử lý hình ảnh để phục hồi chi tiết. Đột phá trên được cập nhật nhanh chóng tại chuyên mục Khoa học.
Thuật toán FLIP khử ánh sáng lóa của sao mẹ như thế nào?
Kỹ thuật chụp ảnh vành nhật hoa thường dùng tấm chắn để cản ánh sáng trực tiếp. Tuy nhiên, các hành tinh trẻ tương đối sáng vẫn có thể mờ hơn ngôi sao chủ tới 100.000 lần. Hiện tượng nhiễu xạ và rung động cơ học nhỏ vẫn làm rò rỉ ánh sáng lóa vào cảm biến.
Phương pháp cũ thường chụp một ngôi sao khác để làm mẫu đối chiếu. Sau đó, kỹ thuật viên trừ bức ảnh mẫu khỏi bức ảnh mục tiêu. Dẫu vậy, kính viễn vọng luôn có độ trôi dạt nhiệt nhẹ theo thời gian. Sự thay đổi này khiến hai ảnh không khớp hoàn toàn với nhau.
Bản sao kỹ thuật số tìm 51 Eridani b
Thuật toán FLIP tiếp cận bài toán bằng việc tạo ra một bản sao kỹ thuật số của kính Webb. Phần mềm mô phỏng lại toàn bộ hành trình của tia sáng qua gương và bộ lọc. Hệ thống dùng phương pháp đạo hàm tự động để tối ưu hàng triệu thông số quang học.
Mô hình số này liên tục được tinh chỉnh cho đến khi khớp với trường sáng thực tế. Nhờ đó, máy tính có thể trừ sạch ánh sáng lóa mà không làm mất tín hiệu của 51 Eridani b.
Hiệu quả dải sóng 4,3 micromet với 51 Eridani b
FLIP thể hiện năng lực nổi bật tại dải bước sóng hồng ngoại 4,3 micromet. Đây là dải sóng chuyên dùng để nhận diện khí carbonic trong khí quyển hành tinh. Các bộ lọc thông thường từng thất bại tại bước sóng 4,3 micromet do vầng sáng quá mạnh.
Nhờ mô hình quang học chính xác, tín hiệu của 51 Eridani b đã hiện rõ trên màn hình. Phát hiện này giúp giới thiên văn hiểu rõ hơn cấu trúc khí quyển của các thế giới khí khổng lồ.
Mức tăng độ nhạy 15 lần khi chụp 51 Eridani b
Kết quả thử nghiệm thực tế chứng minh sức mạnh của mô hình vi phân. Kỹ thuật FLIP giúp cải thiện độ nhạy phát hiện hành tinh lên tới 15 lần so với KLIP. Đây là mức tăng biên độ rất lớn trong ngành xử lý dữ liệu thiên văn.
Ý nghĩa thống kê 5 sigma
Độ phát hiện hành tinh 51 Eri b của nhóm nghiên cứu đạt mức thống kê trên 5 sigma. Mức 5 sigma là chuẩn vàng để khẳng định một khám phá khoa học vững chắc. Chuẩn này bảo đảm rằng đốm sáng ghi nhận không phải là nhiễu ngẫu nhiên của thiết bị.
Giới chuyên môn đánh giá nghiên cứu đánh dấu bước tiến sau hơn 35 năm phát triển kỹ thuật vành nhật hoa. Lần đầu tiên, mô hình toán học vi phân đã vượt qua các giải pháp tham chiếu truyền thống.
Đặc điểm quỹ đạo của 51 Eridani b
Hồ sơ từ NASA Science cung cấp thêm nhiều thông số quan trọng về thiên thể này. Cụ thể, hành tinh mất 32 năm để hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh sao chủ. Khoảng cách từ hành tinh đến ngôi sao chủ là 13,2 đơn vị thiên văn.
Quỹ đạo này tương đương vị trí giữa Sao Mộc và Sao Thổ. Nhận diện vật thể ở xa như 51 Eridani b chứng minh độ chính xác của phần mềm.
Thách thức tính toán và bài học cho kính thiên văn tương lai
Dù đạt hiệu năng cao, thuật toán FLIP vẫn đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn. Việc tối ưu hóa hàng triệu tham số vi phân cần thời gian xử lý kéo dài trên máy chủ. Nếu mô hình mô phỏng gương bị thiếu dữ liệu, sai số có thể xuất hiện.
Nới lỏng giới hạn ổn định 1.000 lần
Thành công này mang lại gợi ý quan trọng cho các dự án tương lai như kính HWO. Để săn tìm hành tinh đá nhỏ, kính tương lai có thể cần độ ổn định gấp 1.000 lần so với JWST. Mức ổn định cơ học này cực kỳ khó đạt được trong không gian.
Nếu thuật toán FLIP có thể gánh bớt phần bù trừ rung động, yêu cầu cơ khí sẽ giảm nhẹ. Nhờ vậy, chi phí phát triển các trạm quan sát vũ trụ thế hệ mới có thể giảm hàng tỷ USD.
Triển vọng tìm kiếm các hành tinh giống 51 Eridani b
Tức Thời ước tính hàng chục ngoại hành tinh có thể được phục hồi từ kho dữ liệu JWST. Nhiều hình ảnh từng bị xếp xó do ánh sáng lóa giờ đây có cơ hội được giải mã lại. Giới nghiên cứu có thể dùng dữ liệu cũ để tìm thêm các hành tinh tương tự 51 Eridani b.
Tại Việt Nam, sự kết hợp giữa mô hình số và vật lý thiên văn thu hút nhiều sự quan tâm. Cột mốc đáng chờ đợi là đợt công bố phổ khí quyển chi tiết vào cuối năm 2026. Báo cáo này sẽ hé lộ thêm bức tranh hoàn chỉnh về nguồn gốc của hệ sao 51 Eridani.
