Due studenti di dottorato australiani sono riusciti nell'impresa di riparare uno degli strumenti più sofisticati del telescopio spaziale James Webb senza mai lasciare la Terra, utilizzando esclusivamente una soluzione software. Il risultato è stato talmente significativo che Louis Desdoigts e Max Charles hanno deciso di celebrarlo con un tatuaggio raffigurante lo strumento che hanno contribuito a salvare, impresso per sempre sulla loro pelle come testimonianza del loro contributo alla scienza spaziale. Desdoigts, oggi ricercatore post-dottorato presso l'Università di Leida nei Paesi Bassi, e il suo collega hanno dimostrato che non sempre servono costose missioni di riparazione con astronauti per risolvere problemi tecnologici nello spazio.
Il problema riguardava l'Aperture Masking Interferometer (AMI), l'unico componente del telescopio James Webb progettato in Australia. Questo dispositivo, creato dal professor Peter Tuthill dell'Università di Sydney, permette agli astronomi di catturare immagini ad altissima risoluzione di stelle ed esopianeti combinando la luce proveniente da diverse sezioni dello specchio principale del telescopio attraverso una tecnica chiamata interferometria. Quando però il JWST ha iniziato le sue operazioni scientifiche, i ricercatori hanno notato che le prestazioni dell'AMI erano compromesse da lievi distorsioni elettroniche nel rilevatore della camera a infrarossi, causando una sfocatura delle immagini che ricordava il celebre difetto ottico iniziale del telescopio Hubble.
La situazione presentava una sfida complessa: come ripristinare la piena funzionalità di uno strumento a bordo di un osservatorio spaziale del valore di miliardi di dollari senza poter intervenire fisicamente? Desdoigts e Charles, lavorando sotto la guida del professor Tuthill e del professor associato Ben Pope della Macquarie University, hanno sviluppato una tecnica di calibrazione puramente software per correggere le distorsioni direttamente da Terra. Il sistema che hanno creato, denominato AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations), utilizza simulazioni avanzate e reti neurali per replicare il funzionamento dell'ottica e dell'elettronica del telescopio nello spazio.
Il team ha identificato con precisione la causa del problema: il cosiddetto "brighter-fatter effect", un fenomeno in cui la carica elettrica si diffonde leggermente ai pixel vicini. Progettando algoritmi capaci di correggere digitalmente le immagini, i ricercatori sono riusciti a ripristinare completamente le prestazioni dell'AMI senza alcuna riparazione fisica. "Invece di inviare astronauti per installare nuove parti, sono riusciti a sistemare tutto con il codice", ha commentato il professor Tuthill, sottolineando come questo rappresenti un brillante esempio di innovazione australiana con impatto globale nella scienza spaziale.
I risultati ottenuti grazie ad AMIGO sono stati spettacolari. Il James Webb Space Telescope ha fornito le sue immagini più nitide fino ad oggi, catturando oggetti celesti deboli con dettagli senza precedenti. Tra questi spiccano le immagini dirette di un esopianeta poco luminoso e di una nana rossa-marrone in orbita attorno alla stella HD 206893, distante circa 133 anni luce dalla Terra. La precisione restaurata dello strumento ha permesso agli astronomi di esplorare regioni dell'universo prima inaccessibili con tale chiarezza.
Uno studio correlato guidato da Max Charles ha ulteriormente dimostrato la rinnovata precisione dell'AMI producendo immagini nitide di un getto di buco nero, della superficie infuocata di Io, luna di Giove, e dei venti stellari ricchi di polvere di WR 137. Questi risultati confermano che il JWST può ora sondare l'universo con una profondità e una chiarezza mai raggiunte prima. "Questo lavoro porta la visione del JWST a un livello di nitidezza ancora superiore", ha dichiarato il dottor Desdoigts, esprimendo la sua soddisfazione nel vedere come una soluzione software possa estendere la portata scientifica del telescopio senza mai lasciare il laboratorio.
Entrambi gli studi sono stati pubblicati sul server di pre-stampa arXiv, mentre l'articolo del dottor Desdoigts è stato sottoposto a revisione paritaria e sarà presto pubblicato su Publications of the Astronomical Society of Australia. Il professor associato Benjamin Pope, che ha presentato questi risultati al SXSW Sydney, ha sottolineato l'importanza di rendere il nuovo codice disponibile il prima possibile ai ricercatori che lavorano con il JWST. L'obiettivo è permettere alla comunità scientifica internazionale di sfruttare immediatamente questa capacità migliorata di osservazione nei loro programmi di ricerca, inclusi gli ultimi cicli di programmi General Observer, Survey e Archival Research del telescopio spaziale.