FLIP框架提升韦布望远镜成像精度 助力探索系外行星

在浩瀚宇宙中搜寻类似地球的行星面临巨大挑战。类地行星自身不发光，主要依靠反射恒星光芒被观测，但遥远的距离和宿主恒星的强光使得直接成像极为困难。科学家通常采用凌星法或视向速度法间接确认行星存在，但若要研究其大气成分，直接获取行星光线至关重要，直接成像因此成为关键手段。

然而，直接成像需克服亮度悬殊的难题。即使是年轻巨行星，其红外辐射亮度也仅为宿主恒星的十万分之一，类地行星因更小更冷，信号更为微弱。传统影像处理依赖参考图像模拟星光，但因望远镜镜面和仪器存在微小变化，眩光形态动态改变，参考图像往往无法完美匹配，导致残余星光干扰行星信号。

美国西北大学科学家团队开发了一种名为FLIP的新型影像处理框架。该框架不仅比照参考图像，还结合望远镜物理模型，模拟星光穿过镜面到达探测器的全过程，并通过计算不断调整模型，使模拟眩光贴近真实观测。这种方法能更精准地剔除星光，同时补偿仪器的微小不稳定性，从而提升成像质量。

在应用层面，研究人员利用FLIP处理了韦布空间望远镜近红外相机星冕仪的观测数据。这是首次在该框架下于4.3微米波段探测到巨行星51波江座b。尽管该行星此前已被地基望远镜发现，但由于其大气中二氧化碳在特定波段吸收红外光，信号更为微弱，此次探测展示了FLIP在复杂条件下的有效性。

测试结果表明，FLIP技术的灵敏度达到了传统恒星眩光去除技术的2至15倍。这一进步意味着未来地基天文台及宜居世界天文台等计划任务，或许能利用该技术寻找温度更低、质量更小且年龄更大的巨行星。然而，要直接拍摄真正的类地行星，仍需克服计算成本高昂及数据检验不足等挑战，技术完善之路仍需谨慎前行。