JWST наблюдал NGC 5728 на пяти различных длинах волн. В этих наблюдениях была видна слабая протяженная деталь только на одной длине волны. Когда Лейст провел деконволюцию данных, слабый расширенный элемент излучения был обнаружен на всех длинах волн, что продемонстрировало эффективность деконволюции Kraken для улучшения качества изображения JWST и улучшения слабого расширенного излучения. Фото: Техасский университет в Сан-Антонио.
Мейсон Лейст работает удаленно — на расстоянии 127 миллионов световых лет от Земли — над изображениями сверхмассивной черной дыры в своем офисе на факультете физики и астрономии UTSA.
Ассистент-исследователь UTSA провел исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv и принятое к публикации в The Astronomical Journal, о лучшем методе улучшения изображений, полученных с помощью научного телескопа Джеймса Уэбба (JWST), с использованием математического подхода, называемого деконволюцией. Международная группа ученых по исследованию галактической активности, тора и оттока (GATOS) поручила ему улучшить наблюдения JWST за галактикой NGC 5728.
Команда GATOS, возглавляемая профессором UTSA и научным руководителем Лейста Крисом Пакхэмом, получила время на JWST за исследования черных дыр.
«Это невероятно унизительно», — сказал Лейст. «Не просто работать с данными JWST, что представляет собой прекрасную возможность и сумасшедший объём научных исследований, но и работать с нашими сотрудниками. Это невероятный опыт — сотрудничать с другими членами GATOS в этом вопросе. Мне нравится говорить людям, что эта работа представляет усилия 35 человек из институтов в 14 странах».
Лейст провел деконволюцию смоделированных и наблюдаемых изображений активного галактического ядра (AGN), области в центре галактики NGC 5728. Центральный двигатель активного галактического ядра, состоящий из горячего и турбулентного аккреционного диска, вращающегося вокруг центральной сверхмассивной черной дыры, окутанной толстым тором газа и пыли, играет ключевую роль в обратной связи между АЯГ, родительской галактикой и межгалактической средой.
Он протестировал пять алгоритмов деконволюции в течение двух лет при моделировании наблюдений АЯГ. Из пяти протестированных методов алгоритм Kraken больше всего улучшил качество изображения смоделированной модели AGN и поэтому был применен к наблюдениям JWST NGC 5728. Kraken — это высокопроизводительный алгоритм многокадровой деконволюции, разработанный группой исследователей под руководством Дугласа Хоупа. и Стюарт Джеффрис из Университета штата Джорджия.
JWST наблюдал NGC 5728 на пяти различных длинах волн. В этих наблюдениях была видна слабая протяженная деталь только на одной длине волны. Когда Лейст провел деконволюцию данных, слабый расширенный элемент излучения был обнаружен на всех длинах волн, что продемонстрировало эффективность деконволюции Kraken для улучшения качества изображения JWST и улучшения слабого расширенного излучения.
«Мы считаем, что расширение может быть частью истечения сверхмассивной черной дыры, которая может взаимодействовать с родительской галактикой. Необходимо провести гораздо больше научных исследований», — сказал Лейст. «Трудно различить расширенную структуру на всех изображениях JWST, но с помощью методов деконволюции мы уменьшили данные изображения, чтобы выявить скрытую особенность слабого излучения».
Этот процесс также осуществлялся в сотрудничестве с Вилли Шефером, специалистом по поддержке Adobe Creative Cloud UTSA, который помог создать научно точный набор цветных изображений для исследования.
Работа Лейста демонстрирует, что деконволюция является эффективным и точным инструментом обработки изображений. Подобные методы, по словам он и Пэкхэма, могут быть применены к более широким научным случаям с использованием наблюдений JWST. Этот подход вызвал значительный интерес со стороны коллег-ученых, работающих над обработкой изображений JWST.
«Мы делаем важную работу, используя данные JWST», — сказал Пакхэм. «Но это важно, потому что, используя этот подход, мы можем улучшить необработанные данные и улучшить качество изображений, чтобы увидеть более слабые детали. Это показывает силу сотрудничества в рамках GATOS, которую возглавляет UTSA».
Работа Лейста по улучшению наблюдений галактики NGC 5728 с помощью JWST — это новая часть головоломки, которая еще больше демистифицирует происхождение Вселенной. Полный объем деконволюционных изображений и другие астрофизические результаты будут описаны в предстоящих исследованиях, которые в настоящее время проводит GATOS.
«Это восходит к зарождению галактик вскоре после Большого взрыва», — объяснил Пэкхем. «Если мы действительно хотим понять наше место в нашей галактике, в нашей солнечной системе и во Вселенной в целом, мы должны понять, что происходит внутри черных дыр в нашей галактике и, более того, в других галактиках. Мы можем понять формирование нашей галактики, нашей солнечной системы, Земли и жизни на Земле. Это действительно часть большого вопроса».
Информация от: Техасским университетом в Сан-Антонио.
