Исследователи из США разработали алгоритм FLIP, который учитывает небольшие изменения состояния космического телескопа James Webb при обработке снимков. В статье, опубликованной 4 ноября 2026 года в журнале Nature, авторы сообщили, что на реальных данных камеры NIRCam метод повысил чувствительность поиска экзопланет в 2–15 раз. С его помощью в данных Webb впервые обнаружили планету 51 Eridani b на длине волны 4,3 мкм.

Работой руководил Родриго Феррер-Чавес из Северо-Западного университета. Команда проверила FLIP на четырёх наборах наблюдений систем HIP 65426, 51 Eridani и TYC 5899. Наибольший выигрыш проявился при малых угловых расстояниях от звезды, когда планета находится ближе к яркому источнику света на изображении.

Как модель отделяет планету от света звезды

При прямой съёмке коронограф закрывает большую часть света звезды, но полностью убрать его не удаётся. Обычные алгоритмы используют снимок эталонной звезды и вычитают его из снимка исследуемой системы. Однако Webb не воспроизводит одно и то же состояние с абсолютной точностью: звезда может немного сместиться относительно центра, зеркало меняет форму из-за температуры, а параметры оптики и детектора отличаются между наблюдениями. После вычитания остаются пятна, которые могут напоминать слабый сигнал планеты.

FLIP, или «физическое обучение для получения изображений планет», сначала строит модель оптической системы телескопа. Она учитывает положение звезды, искажения света и отклик отдельных пикселей. Затем исследователи калибруют модель по наблюдению эталонной звезды и донастраивают её на научном снимке. Благодаря этому алгоритм оценивает не только форму звёздного блика, но и изменения состояния телескопа между двумя наблюдениями.

Представим фотографию яркого фонаря, сделанную дважды через стекло, которое немного сместилось. Если просто вычесть один снимок из другого, на изображении останутся контуры блика. Физическая модель сначала описывает, как именно стекло исказило свет, а затем вычитает рассчитанный блик. Такой подход не позволяет автоматически увидеть любую планету: при чрезмерной подгонке модель может частично удалить и настоящий планетный сигнал.

Чтобы проверить этот риск, авторы добавляли в изображения искусственные планеты и отслеживали, как во время оптимизации меняется отношение их сигнала к шуму. FLIP пока не достиг предела, который задаёт фотонный шум. Кроме того, параметры нестабильности телескопа ещё не проверяли систематически с оценкой связанных неопределённостей. В представленном анализе алгоритм применяли только к одному из двух угловых положений наблюдения для каждого набора данных. На больших расстояниях от звезды FLIP в отдельных случаях сильнее терял сигнал, чем стандартный метод KLIP.

Авторы считают, что этот подход можно проверить на других наземных и космических обсерваториях, в том числе на будущем телескопе Habitable Worlds Observatory. Но нынешний результат не означает, что James Webb уже способен напрямую получать изображения землеподобных планет. По оценке Scientific American, сейчас телескоп может находить примерно сатурноподобные миры на больших расстояниях от своих звёзд. Для прямой съёмки планет размером с Землю потребовалась бы обсерватория, в 100–1000 раз более стабильная, чем Webb.

Подробное описание метода пригодится тем, кто готовит научную статью по обработке астрономических данных, но результаты FLIP пока остаются исследовательской демонстрацией на ограниченном наборе наблюдений.

Схема показывает, как FLIP калибрует модель James Webb по эталонной звезде, учитывает изменения телескопа и отделяет слабый сигнал экзопланеты от света звезды

Фото: BlenderTimer / Pixabay