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Das Tsinghua Xingyan Large Model konkurriert mit dem James Webb Telescope bei der Aufdeckung des frühen Universums.
Hauseigentwickeltes KI-Modell bricht die Grenzen der Beobachtungstiefe in der Astronomie
Die menschliche Sicht hat bei der Beobachtung des weiten Universums lange Zeit Grenzen aufgewiesen. Selbst fortschrittliche Instrumente wie das James Webb Space Telescope haben Schwierigkeiten, schwache Signale aus dem frühen Universum im Hintergrundrauschen zu erkennen. Ein kürzlicher Durchbruch der Tsinghua-Universität ändert dies. Das von der Forschungsgruppe um Akademiker Dai Qionghai vom Department of Automation sowie Dozent Cai Zheng vom Department of Astronomy entwickelte KI-basierte Modell zur Verbesserung astronomischer Beobachtungen, namens „Xingyan“, überwindet die Herausforderung der hochgenauen Rekonstruktion von Photonen bei extrem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnissen und markiert damit einen großen Fortschritt in der Beobachtungstiefe.
Wie effektiv ist diese selbst entwickelte „Black Technology“? Experimentelle Daten zeigen, dass das Xingyan-Modell die Erkennungstiefe des James Webb Space Teleskops um eine Größenordnung erhöht und die Genauigkeit der Detektion um 1,6 Größenordnungen verbessert. In der Astronomie ermöglichen solche kleinen Verbesserungen die Erfassung weiter entfernter und schwächerer Sternlichter. Mithilfe dieses Tools identifizierte das Team in den tiefen Feldbeobachtungen des James Webb Teleskops über 160 potenzielle Galaxien mit hohem Rotverschiebungswert aus dem frühen Universum – das dreimal so viele Entdeckungen wie zuvor.
Diese neu entdeckten Galaxien entstanden während der „kosmischen Dämmerung“, etwa 200 bis 500 Millionen Jahre nach dem Urknall. Sie stellen die ersten Lichterscheinungen im jungen Universum dar und bieten wertvolle Originaldaten für das Verständnis der Ursprünge aller Dinge.
Technisch gesehen ist Lärm der größte Gegner in der astronomischen Beobachtung. Helle Himmelsvorhänge sowie die thermische Strahlung des Teleskops erzeugen einen dichten „Schleier“, der schwaches Sternlicht verdeckt. Die Magie von Xingyan liegt darin, ein flaches Bild des tiefen Weltraums in ein dreidimensionales Volumen zu verwandeln, das mit Zeit und Raum verknüpft ist. Mithilfe eines einzigartigen Filtermechanismus, der sich an die Helligkeit anpasst, trennt es Lärm sauber von den Zielsignalen. Diese Methode, „den Schleier zu beseitigen, um den blauen Himmel zu sehen“, stellt nicht nur Signale mit hoher Genauigkeit wieder her, sondern definiert auch neu die Grenzen der Erforschung des tiefen Weltraums.
Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht. Dieser Erfolg steht nicht nur für den Triumph der Integration tiefer KI in die Grundlagenwissenschaft, sondern auch für einen bedeutenden Meilenstein für chinesische Forschungsteams auf dem Gebiet der Kosmologie. Je weiter Xingyan eingesetzt wird, desto schneller könnten die tiefsten Geheimnisse des Universums ans Licht kommen.
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