凌晨1点的北京天文台楼顶,天文学家盯着电脑屏幕——韦伯望远镜刚传回来的深空图像里,暗弱的星系信号像被雾裹住的萤火虫。直到他们运行了一个叫“星衍”的AI模型,屏幕上突然多了100多个小亮点:“这是宇宙大爆炸后2亿年的星系啊!”上周,清华团队的这项成果登了《科学》杂志,把人类看深空的“眼睛”,又擦得更亮了一点。

韦伯的“遗憾”:再牛的望远镜,也怕“宇宙光污染”作为人类最昂贵的“太空之眼”,韦伯望远镜能看到138亿年前的宇宙,但它也有“软肋”:宇宙里的背景噪声太多了——太阳系的黄道光散射、银河系的漫射光,再加上望远镜自身的热辐射,把暗弱星系的光“埋”在噪声里。就像你在菜市场找一个小声说话的人,周围越吵,越听不清。

清华团队绘出极致深空星系图像

以前天文学家的办法要么是“堆硬件”——把望远镜镜子做更大,要么是“叠照片”——把几百张图叠起来找信号,但越到后面越难:硬件成本翻几倍,效果却只涨一点;叠图多了,反而把暗弱信号“磨”没了。

清华的AI“绝活”:不赶噪声,而是“读懂”噪声清华自动化系戴琼海院士团队和天文系蔡峥副教授团队,联手搞出个叫“星衍(ASTERIS)”的AI模型——它不把噪声当“敌人”,反而把噪声的“脾气”摸得透透的:
清华团队绘出极致深空星系图像 星衍有个“光度自适应筛选”机制,专门盯着那些“比噪声亮一丢丢”的信号——就像在沙堆里找金粒,不管沙子怎么动,只盯着“反光的小点”;还有个“分时中位+全时平均”策略,把多帧照片里的信号“攒”起来:100张照片里,某颗星在50张里出现过,就把这些信号加起来,同时剔除宇宙射线的干扰——既不会漏掉暗弱星,也不会把噪声当成星。

效果“炸了”:韦伯的“视力”提升一倍,找到3倍早期星系用韦伯的数据测试时,星衍直接把探测深度提升了1个星等——相当于把韦伯的“等效口径”从6.4米变成了10米!以前韦伯能找到52个“宇宙黎明”时期的星系(大爆炸后2-5亿年),现在星衍帮着找到了162个——整整3倍。这些星系的光走了130多亿年才到地球,差点被噪声“吞”了,现在终于“见光”了。

清华团队绘出极致深空星系图像

更关键的是,这个AI没“瞎修图”。以前有些AI模型把天文数据“修”得很干净,但把星系形状都改了——就像把“五角星”修成了“圆疙瘩”。清华团队专门搞了套“天文标准”:不管图片好不好看,先看“能不能准确找到星系”“星系形状对不对”“亮度准不准”——就像考试不考“字写得好看”,只考“答案对不对”。

不是为了做AI,是为了“找宇宙的秘密”为什么这件事值得关注?因为人类探索宇宙的“硬件天花板”快到了,但星衍给了另一条路:用算法突破硬件的局限。就像你用手机的“夜景模式”,不用换镜头就能拍清楚暗部——只不过这次,我们拍的是宇宙最深处的“婴儿照”。

清华团队绘出极致深空星系图像

蔡峥副教授说:“不是为了做AI而做AI,是为了找那些藏在噪声里的宇宙秘密。”这些秘密正从屏幕里一点点冒出来:162个早期星系,每个都是“宇宙黎明”的见证者——它们的光,记录着宇宙从“黑暗”到“第一缕光”的瞬间。

最后的话:我们看星空的眼睛,又亮了一点上周,这项成果登了《科学》杂志,审稿人说它是“杰出的工作与强大的工具”——但对普通人来说,更浪漫的是:下次你抬头看星空,那些最暗的光点里,可能就有星衍帮我们找到的“宇宙婴儿”。

清华团队绘出极致深空星系图像

人类探索宇宙的路,从来不是“靠眼睛看”,而是“靠脑子想”——从伽利略的望远镜,到韦伯的太空之眼,再到今天的AI模型,我们对星空的好奇,总能把“不可能”变成“可能”。

而这次,是清华的科学家们,把我们看星空的“眼睛”,又擦得更亮了一点。

清华团队绘出极致深空星系图像