地面望遠鏡新革命！數學演算法破解大氣干擾 星空瞬間清晰如太空望遠鏡林育如 (2025-10-15 11:27:16)

地面望遠鏡觀測宇宙，最大的挑戰就是──地球大氣層這層不安分的「紗幕」！空氣不停流動，讓遠方星光時明時暗，影像總是模糊不清。雖然太空望遠鏡如哈伯（Hubble）能跳過大氣層直接拍攝，但它們只能拍到天空中很小的一片區域。現在，約翰霍普金斯大學的科學家發明了一套神奇的數學演算法「ImageMM」，要讓地面望遠鏡同時擁有太空望遠鏡的高清畫質，又能掃描廣闊的天空！記者林育如／編譯

地面望遠鏡觀測宇宙，最大的挑戰就是──地球大氣層這層不安分的「紗幕」！空氣不停流動，讓遠方星光時明時暗，影像總是模糊不清。雖然太空望遠鏡如哈伯（Hubble）能跳過大氣層直接拍攝，但它們只能拍到天空中很小的一片區域。現在，約翰霍普金斯大學的科學家發明了一套神奇的數學演算法「ImageMM」，要讓地面望遠鏡同時擁有太空望遠鏡的高清畫質，又能掃描廣闊的天空！

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斯巴魯望遠鏡。（圖／取自National Astronomical Observatory of Japan）[/caption]

大氣層的溫度、壓力不停變化，光線穿越時彷彿穿過一層層顛簸不穩的空氣，導致星光閃爍，尤其對較暗的星體造成嚴重影響。過去影像處理工具常常一面去除模糊，一面又增加影像雜訊，讓天文學家看不清細節。

ImageMM透過先進的數學方法，模擬光線穿過大氣層的過程，像是學會穿透這層「搖晃的紗幕」，重建出背後清晰的星空圖像。該演算法基於「主要化-最小化法」（Majorization-Minimization），專為天文影像優化設計。

首次用夏威夷的「斯巴魯望遠鏡」（Subaru Telescope）影像測試，ImageMM立刻將原本模糊、充滿雜訊的照片秒變超清晰，甚至能清楚看見遙遠星系的螺旋結構，效果驚人。更厲害的是，它能有效處理影像中常見的缺損像素，解決以往演算法難以克服的問題。

這項突破來得正是時候！即將全面啟動的「盧賓天文台」（Rubin Observatory）將每隔幾天掃描整片天空，研究暗能量與暗物質。對於這些研究，捕捉遠方星系的微小形狀變化極為重要，影像品質每提升一點，都可能帶來科學上的巨大突破。

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哈伯等太空望遠鏡雖然能拍出超細膩影像，卻只能看到0.1%的天空面積。相較之下，地面望遠鏡能迅速拍遍整個天空。搭配ImageMM演算法，未來地面望遠鏡有望同時兼具「廣角」和「高清」，成為科學家探索宇宙的強大利器，而且成本遠低於發射太空望遠鏡！

星空更清晰，探索更深入，地面望遠鏡將掀起一場太空級的觀測革命，讓我們更貼近宇宙的奧秘。

資料來源：Universe Today、nasaspacenews.com

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