Australisk PhD-grupp använder AI för att återställa James Webbs klarhet

Kosmos är djupt och enormt. Det är kusligt vackert och fullt av mysterier. Att förstå detta universum är nyckeln till att förstå våra egna ursprung och vår plats i det.

För att hjälpa till med detta har forskare byggt James Webb Space Telescope (JWST), ett kraftfullt verktyg utformat för att fånga ljus från de första galaxerna och avslöja hur vår värld uppstod. Det är det största rymdteleskopet, vilket möjliggör studier av astronomiska objekt med infraröd strålning.

Denna form av ljus har längre våglängder än synligt ljus och kan tränga igenom kosmiska damm moln som blockerar synligt ljus. Och eftersom Webb observerar längre våglängder krävs en stor insamlingsarea för att uppnå hög upplösning.

Webbs huvudspegel består av 18 hexagonala spegelsegment av guldpläterat beryllium, vilket bildar en spegel med 6,5 meters diameter. Denna stora spegel, kombinerad med högupplösta, högkänsliga instrument, gör det möjligt för Webb att upptäcka objekt som är mycket längre bort än tidigare rymdteleskop kunde.

För att möjliggöra dessa observationer måste Webb hållas vid extremt låga temperaturer, under 50 K (−370 °F; −223 °C). Detta förhindrar att teleskopets egen värme stör de svaga infraröda signalerna det försöker fånga. Ett flerskikts solskydd skyddar teleskopet från externa värmekällor som solen, månen och jorden.

Med dessa kraftfulla instrument har Webb möjliggjort undersökningar inom olika områden av astronomi och kosmologi, inklusive observation av de första stjärnorna, bildandet av de första galaxerna och detaljerad atmosfärsvetenskap av potentiellt beboeliga exoplaneter.

Dock har vissa nyliga bilder från Webb varit ganska suddiga på grund av förvrängningar i ett av dess nyckelinstrument. För att lösa detta problem vände två PhD-forskare vid University of Sydney, Max Charles och Louis Desdoigts, sig till AI. Imponerande nog gjorde de det från jorden utan några hårdvarurelaterade förändringar.

Men varför är detta viktigt? Vad har Webb hittat där ute som gör skarpare bilder så betydelsefulla? Låt oss ta en titt.

James Webb Space Telescope: Överraskningar från det tidiga universum

Sedan den började operera har Webb hittat galaxer med komplex struktur och svarta hål när universum fortfarande var mycket ungt, vilket utmanar vad vi trodde om hur snabbt de första galaxerna kunde bildas och växa.

Webb har avslöjat tydliga atmosfärssignaturer—inklusive metan, koldioxid, svaveldioxid, ammoniak och till och med vätesulfid—på flera världar. Vissa av dessa molekyler hade bara preliminära bevis (eller inga alls) före JWST; Webb levererade de första entydiga upptäckterna i flera fall, vilket dramatiskt avancerade exoplanetkemi.

Teleskopet har observerat funktioner såsom Jupiters aurorer och karakteriserat små kroppar inbäddade i asteroidbältet mellan Jupiter och Mars, vilket är svårt för andra teleskop att upptäcka, demonstrerande JWST:s flexibilitet. Flera massiva svarta hål har också upptäckt av teleskopet.

Med dessa och många fler upptäckter har JWST hållt sitt löfte. Det visar oss att det tidiga universum är mycket mer aktivt och komplext än vi trodde. Dess kraft hjälper oss dessutom att gå bortom vår galax och vårt solsystem med mer detaljerade och exakta insikter i kosmos natur.

Nyligen har astronomer upptäckt¹ “en av de mest förbryllande upptäckterna” hittills när de gick igenom bilderna från Webb.

Dessa mycket ljusa och förbryllande objekt kan vara den tidigast kända galaxen i universum, framträdande 100 miljoner år efter Big Bang, eller så kan de vara en brun dvärg, även kallad en misslyckad stjärna, som är större än de största gasjättarna men inte tillräckligt stor för att upprätthålla kärnfusion i sin kärna. Den exakta identiteten för Capotauro är fortfarande osäker, men den är utan tvekan “intressant och lovande”.

Capotauro upptäcktes av ett team av astrofysiker vid National Institute of Astrophysics i Italien i en tidigare studie, när de försökte identifiera gamla galaxer i JWST-observationer. Bristen på finfördelad data gjorde det dock omöjligt för dem att specificera dess identitet. Men sedan släppte JWST mer data om Capotauro tidigare i år, vilket hjälpte teamet att begränsa vad det kunde vara.

Teamet använde bilderna som togs av JWST:s Near Infrared Camera (NIRCam) vid sju våglängder för att mäta Capotauros ljusstyrka och begränsad men mer finfördelad data från JWST:s Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) för att få en uppfattning om dess ålder och temperatur.

Data från NIRCam och NIRSpec kombinerades, och sedan användes modeller för att testa tre möjliga galaxkonfigurationer. Ett scenario där Capotauro kan vara en brun dvärg på Vintergatans yttre kant testades också, tillsammans med en rad andra möjligheter, såsom att objektet är en märklig exoplanet eller en mycket ovanlig ung galax.

Även om resultaten var oklara har teamet identifierat de två mest sannolika alternativen.

En möjlighet är att Capotauro bildades cirka 100 miljoner år efter Big Bang, vilket skjuter åldern för den äldsta kända galaxen tillbaka med ungefär 200 miljoner år. Den andra möjligheten är att Capotauro är en ovanlig brun dvärg, som är den kallaste och mest avlägsna i vår galax.

Båda är “mycket spännande” möjligheter eftersom de skulle utmana vad vi trodde vi visste om vår galax och hur den utvecklas, sade studiens medförfattare Giovanni Gandolfi, astrofysiker vid INAF.

I en annan ny observation med JWST har astronomer upptäckt fem kolbaserade komplexa föreningar² fångade i isen runt en stjärna utanför Vintergatan.

De organiska molekylerna har upptäckts runt en protostjärna i en dvärggalax, Stora Magellanska molnet, som ligger 160 000 ljusår från jorden och kretsar nära vår galax. Denna lilla galax är fylld med heta, lysande stjärnor och har färre tunga grundämnen än helium jämfört med Vintergatan. Genom att förstå denna galax hoppas astronomerna kunna tillämpa kunskapen på mer avlägsna galaxer från en tid då universum var mycket yngre.

“De hårda förhållandena berättar mer om hur komplex organisk kemi kan uppstå i dessa primitiva miljöer där mycket färre tunga grundämnen som kol, kväve och syre finns tillgängliga för kemiska reaktioner.”

– Studiekoförfattare Marta Sewilo, astronom vid University of Maryland och NASA:s Goddard Space Flight Center

Forskarnas riktade Webb mot ST6, en utvecklande stjärna i Stora Magellanska molnet, och med hjälp av verktyg som mäter infrarött ljus fann de följande komplexa molekyler i isen runt den: metanol, etanol, acetaldehyd, ättiksyra och metylformiat.

Av dessa är metanol den enda som har “entydigt upptäckts” i protostjärnor, vilket gör de nya observationerna “exceptionella”.

Forskarna hittade till och med signaler som kan ha orsakats av glycolaldehyd, som kan reagera med andra molekyler för att bilda ribos, en typ av socker som är en viktig komponent i ribonukleinsyra (RNA), vilket är avgörande för liv.

Klicka här för att lära dig hur laser & 3D-utskrift kommer att bygga vår framtid i rymden.

AMIGO: AI-kalibreringen som skärpte JWST:s NIRISS-AMI

Svep för att rulla →

Med alla dessa upptäckter från Webb insåg två PhD-forskare vid University of Sydney, Max Charles och Louis Desdoigts, att de kunde göra teleskopet ännu mer effektivt. Deras AI-drivna mjukvara korrigerade suddigheten i Webbs bilder från jorden utan att kräva kostsamma rymdreparationsuppdrag.

Problemet de löste låg i Aperture Masking Interferometer (AMI), teleskopets enda australiensiskt designade komponent. AMI på NIRISS-instrumentet är den högupplösta infraröda interferometern som någonsin placerats i rymden. Den låter astronomer ta högupplösta bilder av stjärnor och planeter utanför vårt solsystem genom att kombinera ljus från olika delar av Webbs huvudspegel.

Men när teleskopet började sin verksamhet påverkades AMI:s prestanda av elektroniska förvrängningar i dess infraröda kameradetektor. Med laddningsmigration, eller Brighter-Fatter Effect, som begränsade AMI:s prestanda, ledde bilderna som fångades av teleskopet av subtil oskärpa.

Rymdteleskop har tidigare stött på liknande optiska fel. Hubble hade ett liknande problem på 90-talet på grund av ett linsavståndsfel. Dess huvudspegel hade fel form, ett fel som kallas sfärisk aberration, vilket gjorde att teleskopets primära spegel hade mer än en brännpunkt, vilket gjorde bilderna suddiga.

För att fokusera de suddiga data omdesignade NASA Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) och utvecklade Hubbles Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) instrumentpaket, som var lika stort som ett stort kylskåp och fungerade som ett par glasögon för Hubbles Faint Object Camera (FOC), Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS) och Faint Object Spectrograph (FOS). Både WFPC2 och COSTAR installerades av astronauter under Hubbles första serviceuppdrag i slutet av 1993.

Den här gången, istället för att skicka astronauter för fysiska reparationer, skapade forskarna en mjukvarubaserad kalibreringsmetod här på jorden. Charles och Desdoigts (som nu är postdoktoral forskare vid Leiden University i Nederländerna) utvecklade det de kallade Aperture Masking Interferometry Generative Observations, eller AMIGO³.

AMIGO är ett öppen källkod, kalibreringsramverk “som framåtsimulerar hela JWST AMI-systemet – inklusive dess optik, detektorfysik och läselektronik – med en end-to-end differentierbar arkitektur implementerad i Jax-ramverket och särskilt utnyttjande av dLux optiska modelleringspaket.”

Det använder neurala nätverk och avancerade simuleringar för att replikera hur Webbs optik och elektronik fungerar i rymden. För att designa sina algoritmer för att digitalt korrigera bilderna identifierade forskarna problemet där den elektriska laddningen sprider sig till intilliggande pixlar.

På så sätt “lyckades de fixa saker med kod” snarare än “att skicka astronauter för att skruva fast nya delar”, sade professor Peter Tuthill från University of Sydney’s School of Physics och Sydney Institute for Astronomy, som skapade AMI och arbetade med lösningen. “Det är ett lysande exempel på hur australiensisk innovation kan ha en global påverkan inom rymdforskning.”

Med hjälp av AMIGO levererade Webb tydliga och skarpare bilder, som fångade obskyra himlakroppar i exakt detalj.

För att testa hur effektiv AMIGO är, ledde Charles en separat studie⁴, där, med den förbättrade kalibreringen, Webb producerade tydliga bilder av vulkaner på Jupiters måne Io, en svart hål-jet och de damm-fyllda vindarna från WR 137.

“Detta arbete för JWST:s vision till ännu skarpare fokus,” sade Dr. Desdoigts. “Det är otroligt givande att se en mjukvarulösning utvidga teleskopets vetenskapliga räckvidd – och att veta att det var möjligt utan att någonsin lämna laboratoriet.”

Investera i rymdteknik

Inom rymdteknik är Northrop Grumman (NOC ) det ledande namnet, som var huvudentreprenör för James Webb Space Telescope.

Förutom att hjälpa till att bygga JWST har företaget utvecklat många andra stora rymdteknologier, inklusive Cygnus-rymdfarkost, som är ett lastförsörjningsfordon för den internationella rymdstationen (ISS), Antares-raket för Cygnus-uppdrag, luftburen Pegasus-raket, Mission Extension Vehicle (MEV) för att docka med satelliter och förlänga deras driftstid, samt HALO för Artemis-programmet.

Som ett företag inom flyg- och försvarsteknologi utvecklar Northrop Grumman också militära flygsystem, avancerade taktiska vapen och missilsystem för amerikanska myndigheter och internationella kunder. Dessutom tillhandahåller de kommandokontroll-, kommunikations- och rekognosceringssystem.

Nyligen skrev företaget ett avtal med AI-startupen Luminary Cloud för accelererad, AI-möjliggjord rymdfarkostdesign.

Startupen har utvecklat en AI-modell, driven av NVIDIA :s PhysicsNeMo, för försvarskoncernen att designa och bygga nya rymdfarkoster snabbare.

Med partnerskapet får ingenjörer tillgång till detta skräddarsydda verktyg kallat Physics AI som kan generera högupplösta simuleringar av delsystem på bara några sekunder, istället för de vanliga 12 timmar som krävs med CFD-simuleringar för att producera en enda simulering. Det är för närvarande anpassat för att designa rymdfarkostens drivmunstycken.

“Physics AI är nästa nivå av komplexitet inom AI, och Northrop Grumman för med sig denna teknik till våra designingenjörer för att dramatiskt påskynda hårdvaruutvecklingen. Att använda AI för att skapa något litet, som en rymdfarkostdrivmunstycke, sätter oss på en väg att göra mycket större saker, som att använda AI för att designa större komponenter eller till och med en hel rymdfarkost.”

– Han Park, vice president för AI-integration på Northrop Grumman Space Systems

För att bygga modeller som kan generera nya designer för att förutsäga den fysiska världen använde startupen inte data från internet utan använde istället fysikens lagar för att skapa rymdfarkostdesigner.

“Vi kompenserar bristen på data med att vi inte försöker förutsäga om bilden eller pixeluppsättningen föreställer en katt, hund eller elefant. Istället försöker vi förutsäga om luftflödet rör sig på ett särskilt sätt som följer vissa fysiska principer.”

– sade Luminary Clouds CTO, Juan Alonso

Nu, när det gäller företagets marknadsresultat, är Northrop Grummans aktier, med ett börsvärde på 85 miljarder dollar, för närvarande handlade till cirka 595 $, upp 26,8 % i år. Redan tidigare i månaden nådde NOC-aktier ett rekordhögt (ATH) på 640,90 $.

Den har ett EPS (TTM) på 27,78 och ett P/E (TTM) på 21,42. Northrop-aktieägare kan få en utdelningsavkastning på 1,55 %.

För tredje kvartalet 2025 rapporterade företaget en 4 % ökning i försäljning till 10,4 miljarder dollar, drivet av högre försäljning i tre segment: Mission Systems, Defense Systems och Aeronautics Systems. Dess Space Systems-segment, som levererar end-to-end uppdragslösningar genom utveckling av rymd-, missilförsvar- och startsystem, registrerade lägre försäljning på grund av avslutade arbeten på vissa rymdprogram. Nettoresultatet för perioden var 1,1 miljarder dollar, eller 7,67 $ per utspädd aktie.

“Den drivkraft vi bygger i vår verksamhet ledde till stark tredje kvartalsprestation för att nå våra finansiella mål för medel-siffrig tillväxt, ökade segmentmarginaler och växande kassaflöden år för år.”

– VD Kathy Warden.

Kassaflöde från den löpande verksamheten under perioden ökade med 466 miljoner dollar, vilket, i kombination med lägre kapitalutgifter, bidrog till att öka fritt kassaflöde med 72 % (526 miljoner dollar). Dess nettoutdelningar uppgick samtidigt till 12,2 miljarder dollar, och orderstocken uppgick till 91,4 miljarder dollar.

Senaste nyheter och utveckling kring Northrop Grumman (NOC)-aktien

Slutsats

Allteftersom teknologin fortsätter att utvecklas, förbättras även vår förmåga att blicka djupare in i universum och fördjupa vår förståelse av det. James Webb Space Telescope har spelat en nyckelroll i att förbättra denna kunskap.

Med den senaste innovationen ersätter forskarna nu kostsamma uppdrag med kod, vilket gör AI i princip till mekanikern för rymdinstrumenten. Och när företag som Northrop Grumman också integrerar AI i nästa generation av rymdfarkoster, möjliggör teknologin att vi inte bara når stjärnorna utan också upprätthåller den utforskningen.

Klicka här för en lista över de bästa rymd- och försvarsaktierna.

Referenser

1. Gandolfi, G., Rodighiero, G., Castellano, M., Fontana, A., Santini, P., Dickinson, M., Finkelstein, S., Catone, M., Calabrò, A., Merlin, E., Pentericci, L., Bisigello, L., Grazian, A., Napolitano, L., Vulcani, B., Taylor, A. J., Arrabal Haro, P., Kirkpatrick, A., Backhaus, B. E., … Holwerda, B. W. (2025). Mysteries of Capotauro — investigating the puzzling nature of an extreme F356W-dropout. Astronomy & Astrophysics. Advance online publication. https://doi.org/10.48550/arXiv.2509.01664
2. Sewiło, M., Rocha, W. R. M., van Gelder, M., Navarro, M. G., Charnley, S. B., Jin, M., Oliveira, J. M., van Loon, J. T., Francis, L., Wiseman, J., Indebetouw, R., Chen, C.–H. R., Hamedani Golshan, R., & Qasim, D. (2025). Protostars at Subsolar Metallicity: First Detection of Large Solid-State Complex Organic Molecules in the Large Magellanic Cloud (MCLOUD.BO ). Astrophysical Journal Letters, 992(2), L30. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae0ccd
3. Desdoigts, L., Pope, B., Charles, M., Tuthill, P., Blakely, D., Johnstone, D., Ray, S., Sivaramakrishnan, A., Kammerer, J., Thatte, D., & Cooper, R. (2025). AMIGO: a Calibration of the JWST Interferometer. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.09806
4. Charles, M., Desdoigts, L., Pope, B., Tuthill, P., Blakely, D., Johnstone, D., Ray, S., Ford, K. E. S., McKernan, B., & Sivaramakrishnan, A. (2025). Image reconstruction with the JWST Interferometer. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.10924