清華大學(xué)自動化系與天文系聯(lián)合研究團隊近日在天文觀測領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，相關(guān)成果已發(fā)表于國際頂級期刊《科學(xué)》雜志。該團隊自主研發(fā)的時空自監(jiān)督計算成像模型“星衍”，成功突破傳統(tǒng)天文觀測的深度極限，首次繪制出人類迄今最清晰的極致深空星系圖像，為探索宇宙起源提供了全新視角。

宇宙中暗弱天體的觀測長期面臨兩大挑戰(zhàn)：一是天光背景與望遠鏡熱輻射產(chǎn)生的噪聲干擾，二是硬件設(shè)備的光子收集能力限制。尤其在探測宇宙黎明時期（大爆炸后2至5億年）的微弱星光時，現(xiàn)有技術(shù)難以從噪聲中提取有效信號。研究團隊通過創(chuàng)新算法設(shè)計，攻克了這一世界性難題。

“星衍”模型的核心突破在于其獨創(chuàng)的光度自適應(yīng)篩選機制。該機制通過聯(lián)合建模噪聲漲落與星體光度特征，結(jié)合“分時中位-全時平均”的優(yōu)化策略，在剔除干擾信號的同時，將暗弱天體的信噪比提升至傳統(tǒng)方法的3倍以上。這一技術(shù)突破使得極低信噪比條件下的高保真光子重構(gòu)成為可能，相當(dāng)于將望遠鏡的等效口徑從6.4米提升至近10米量級。

研究團隊將“星衍”應(yīng)用于詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)后，實現(xiàn)了探測深度提升1個星等、定位準(zhǔn)確度提升1.6個星等的顯著進步。通過對130億光年外天體的分析，團隊新發(fā)現(xiàn)160余個高紅移候選星系，數(shù)量是此前同類研究的3倍。這些發(fā)現(xiàn)為重構(gòu)宇宙早期演化圖景提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，特別是對暗物質(zhì)分布與星系形成機制的研究具有重要價值。

該模型的另一重大創(chuàng)新在于其跨平臺泛化能力。通過無監(jiān)督學(xué)習(xí)框架，“星衍”可自動適配不同望遠鏡的觀測參數(shù)，覆蓋從可見光到中紅外的全波段探測需求。這種“即插即用”的特性使其既能應(yīng)用于空間望遠鏡，也可兼容地面觀測設(shè)備，大幅降低了天文大數(shù)據(jù)處理的成本與門檻。

這項跨學(xué)科成果標(biāo)志著天文觀測從硬件依賴向智能增益的范式轉(zhuǎn)變。通過將計算成像技術(shù)與天體物理學(xué)深度融合，研究團隊開辟了探索暗能量、暗物質(zhì)等宇宙未解之謎的新路徑。目前，該模型已向全球天文研究者開放，其開源代碼與數(shù)據(jù)集正在推動國際合作觀測項目的開展。