澳大利亚科学家已经开发出一种新型传感器，用于测量和校正由于从地球大气层而引起的星光畸变，这将使研究遥远星球上生命的可能性变得更加容易。

悉尼大学的光学科学家使用人工智能和机器学习技术开发了一种传感器，该传感器可以抵消由于地球大气中的热变化而引起的恒星“闪烁”。这将使地球上的光学望远镜更容易发现和研究遥远的太阳系中的行星。

主要作者Barnaby Norris博士说：“我们确定行星绕远恒星运转的主要方法是通过测量行星挡住太阳的几分所引起的星光的定期倾角。”他是悉尼大学天体光子学的联合研究员仪器实验室和悉尼大学物理学院的澳大利亚天文光学节点。

他说：“从地面上看这确实很困难，因此我们需要开发一种新的仰望星空的方法。我们还想找到一种直接从地球上观察这些行星的方法。”

该小组的发明现在将被部署在世界上最大的光学望远镜之一，夏威夷的斯巴鲁8.2米望远镜，由日本国家天文台运行。

诺里斯博士说：“从地球观察时，很难将恒星的“闪烁”与行星造成的光倾角区分开。“关于系外行星的大多数观测来自诸如NASA开普勒这样的绕行望远镜。借助我们的发明，我们希望从地面进行系外行星观测的复兴。”

这项研究今天发表在《自然通讯》上。

新颖的方法

使用新的“光子波前传感器”将帮助天文学家直接成像离地球遥远恒星周围的系外行星。

在过去的二十年中，已经发现了太阳系以外成千上万的行星，但是只有很少一部分是从地球直接成像的。这严重限制了对这些系外行星的科学探索。

与间接检测方法（例如测量星光倾角）相比，制作行星图像可提供更多的信息。类地球的行星可能比其宿主恒星显得暗淡十亿倍。观察行星与恒星的距离就好比从墨尔本观看的那样，看一枚在悉尼举行的10美分硬币。

为了解决这个问题，物理学院的科研团队开发了一种“光子波前传感器”，一种新的方法可以测量由大气引起的精确畸变，因此可以用成千上万的望远镜的自适应光学系统进行校正。一秒钟的时间。

诺里斯博士说：“这种新型传感器将先进的光子设备与深度学习和神经网络技术相结合，从而实现了用于大型望远镜的空前类型的波前传感器。”

他说：“与传统的波前传感器不同，它可以放置在形成图像的光学仪器中的同一位置。这意味着它对当今大型观测所目前使用的其他波前传感器不可见的畸变类型敏感。”

Subaru望远镜和亚利桑那大学的Olivier Guyon教授是自适应光学领域的全球领先专家之一。他说：“毫无疑问，这是一种非常创新的方法，与所有现有方法都非常不同。它有可能解决当前技术的几个主要局限。我们目前正在与悉尼大学团队合作，在斯巴鲁测试该概念。与SCExAO一起，后者是世界上最先进的自适应光学系统之一。”

天文学之外的应用

科学家们通过一种新颖的方法来测量（并校正）直接在成像仪器焦平面上通过大气湍流的光的波阵面，从而取得了这一非凡的结果。这是通过与神经网络推理过程链接的高级光转换器（称为光子灯笼）完成的。

悉尼天体光子仪器实验室的研究生Jin（Fiona）Wei表示：“这是与现有方法截然不同的方法，解决了当前方法的几个主要局限性。”

悉尼大学物理学院悉尼天文光子仪器实验室主任，塞尔吉奥·莱昂·萨瓦尔副教授说：“虽然我们为了解决天文学问题而遇到这个问题，但所提出的技术与它可以应用于光通信，遥感，体内成像以及涉及通过诸如水，血液或空气之类的湍流或浑浊介质来接收或传输准确波前的任何其他领域。”