深宇宙探査の限界を刷新！我が国の科学者が天文AIモデルを用いて「極致の深空図」を描く

遠くの暗弱な天体や構造を探索することは、宇宙の起源と進化、物質・エネルギーの循環などの科学的謎を解明する鍵です。中国の科学者たちは、計算光学原理と人工知能アルゴリズムに基づき、天文AIモデル「星衍」を開発しました。これにより、暗弱な天体信号を解読し、130億光年以上離れた銀河を探知し、現在国際的に最も深い深宇宙画像を取得しています。この成果は2月20日未明にオンラインで『科学』に掲載されました。

暗弱天体には、宇宙の起源と進化を理解するための重要な情報が秘められています。しかし、天体の光背景ノイズや望遠鏡の熱放射ノイズが重なることで、暗弱天体の信号に干渉し、宇宙の謎を解明する上で大きな課題となっています。

図は天文AIモデル「星衍」のコンセプト図です。（提供：インタビュー対象者）

清華大学自動化系の戴琼海教授、天文学系の蔡峥副教授、自動化系の吴嘉敏副教授らが率いるチームは、自主開発した「星衍」モデルを用いて、宇宙望遠鏡の膨大なデータを解読し、多様な探査装置に対応可能な、汎用的な深宇宙データ強化プラットフォームの実現を目指しています。

「星等」とは天体の明るさを示す階級で、数値が大きいほど暗い天体を表します。研究によると、「星衍」をジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に適用すると、観測波長範囲は可視光（約500ナノメートル）から中赤外線（5マイクロメートル）まで拡張でき、深宇宙探査の深さを1等級向上させ、探知精度も1.6等級向上させることが可能です。これは、望遠鏡の口径を約6メートルからほぼ10メートルに相当する規模に相当します。

「私たちは、現在国際的に最も深い深宇宙画像を生成し、深宇宙探査の限界を刷新し、極深の画像を描き出しました」と蔡峥は述べています。チームは「星衍」を用いて、160以上の宇宙初期候補銀河を発見しました。これらの銀河はビッグバン後の2億から5億年の時期に存在しており、これまで国際的に発見された同時期の銀河は50余個にとどまっていました。

図は過去の研究（青紫色の星マーク）と「星衍」（橙色の星マーク）による候補銀河の発見結果の比較図です。（提供：インタビュー対象者）

吴嘉敏は、「星衍」の「自己監督型時空ノイズ除去」技術について説明しました。この技術は、暗弱信号の抽出と再構築に焦点を当てており、ノイズの変動と天体の光度を共同でモデル化し、大量の観測データを用いて直接訓練することで、探査の深さを増すとともに、探知の正確性も確保しています。

『科学』の査読者は、この研究について「宇宙探査において強力なツールを提供し、天文学分野に重要な影響を与える」と評価しています。

戴琼海は、「星衍」に基づき、天文観測においてノイズ干渉を受けた暗弱天体を高忠実度で再現できると述べました。この技術は今後、より新しい世代の望遠鏡に応用され、暗エネルギーや暗物質、宇宙の起源、系外惑星などの重要な科学的課題の解明に寄与することが期待されています。

（出典：新華社）