Model AI ASTERIS membantu mengekstraksi sinyal astronomi yang sangat lemah, mengidentifikasi galaksi yang berjarak lebih dari 13 miliar tahun cahaya, dan menghasilkan citra ruang angkasa terdalam yang pernah dibuat.

Beijing, China (Xinhua/Indonesia Window) – Para peneliti China mengembangkan model kecerdasan buatan (artificial intelligence/AI) untuk pencitraan astronomi yang secara signifikan meningkatkan kemampuan para ilmuwan untuk menelusuri bagian terdalam alam semesta.

Sebuah tim peneliti lintas disiplin dari Universitas Tsinghua mengembangkan model tersebut, yang diberi nama Astronomical Spatiotemporal Enhancement and Reconstruction for Image Synthesis (ASTERIS), menggunakan optik komputasional dan algoritma AI.

Menurut temuan yang baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Science, model AI ini dapat membantu mengekstraksi sinyal astronomi yang sangat lemah, mengidentifikasi galaksi yang berjarak lebih dari 13 miliar tahun cahaya, dan menghasilkan citra ruang angkasa terdalam yang pernah dibuat.

Menjelajahi objek-objek luar angkasa yang jauh dan redup sangat penting untuk memahami asal-usul dan evolusi alam semesta. Namun, para astronom menghadapi tantangan besar. Sinyal lemah dari objek luar angkasa yang jauh sering terhalang oleh derau ruang angkasa dan radiasi termal dari teleskop.

Studi ini menunjukkan bahwa penerapan teknik ‘penghilangan derau spasial-temporal yang disupervisi secara mandiri’ (self-supervised spatiotemporal denoising) dari ASTERIS pada data yang diperoleh dari Teleskop Luar Angkasa James Webb (James Webb Space Telescope/JWST) memperluas cakupan pengamatan dari cahaya tampak sekitar 500 nanometer hingga cahaya inframerah tengah pada 5 mikrometer. Teknik tersebut juga meningkatkan kedalaman deteksi sebesar 1,0 magnitudo, yang secara efektif memungkinkan teleskop untuk mendeteksi objek yang 2,5 kali lebih redup dibandingkan sebelumnya.

Menggunakan model AI tersebut, tim mengidentifikasi lebih dari 160 kandidat galaksi redshift tinggi dari periode ‘Fajar Kosmik’ (Cosmic Dawn), sekitar 200 juta hingga 500 juta tahun setelah Dentuman Besar (Big Bang), tiga kali lipat lebih banyak dari jumlah penemuan menggunakan metode sebelumnya, menurut Cai Zheng, associate professor di Departemen Astronomi Tsinghua yang juga anggota tim peneliti.

Para peneliti mengatakan model AI tersebut dapat menguraikan data teleskop ruang angkasa dalam jumlah yang sangat besar dan kompatibel dengan berbagai platform pengamatan, sehingga berpotensi menjadi platform peningkatan data ruang angkasa dalam (deep-space) yang universal.

Teknik pengurangan derau tradisional bergantung pada penumpukan beberapa eksposur dan mengasumsikan derau bersifat seragam atau berkorelasi. Pada kenyataannya, derau ruang angkasa dalam bervariasi baik dari segi waktu dan ruang. ASTERIS mengatasi hal ini dengan merekonstruksi citra ruang angkasa dalam sebagai volume spasiotemporal tiga dimensi (3D).

Melalui ‘mekanisme penyaringan adaptif fotometrik,’ model ini mengidentifikasi fluktuasi derau halus dan membedakannya dari sinyal yang sangat lemah dari bintang dan galaksi yang jauh.

"Secara keseluruhan, saya kira ini karya yang sangat relevan dan dapat memberikan dampak penting di seluruh bidang astronomi," kata salah satu peninjau penelitian tersebut.

Objek-objek luar angkasa redup yang terhalang oleh gangguan cahaya dalam pengamatan astronomi dapat direkonstruksi dengan akurasi tinggi, kata Dai Qionghai, profesor di Departemen Otomasi Tsinghua.

Ke depannya, para peneliti memperkirakan teknologi ini akan diterapkan pada teleskop generasi berikutnya untuk membantu menjawab pertanyaan-pertanyaan ilmiah utama seputar penyingkapan energi gelap (dark energy), materi gelap (dark matter), asal-usul kosmik, dan eksoplanet. 

Laporan: Redaksi