天文学家巧用“钥匙孔”技巧，让韦布望远镜看得更清晰

本文介绍了一种创新的图像增强技术——“小孔径掩模干涉”（AMI），它被成功应用于詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）。尽管JWST拥有6.5米大口径主镜，灵敏度极高，但其空间分辨率受限于光学衍射极限；而AMI并非靠增大望远镜尺寸，而是通过在近红外成像仪（NIRISS）中插入一块直径5厘米、带7个不规则排列小孔的金属掩模盘，将单台大望远镜临时‘改造’为一台微型干涉仪。不同小孔透过的光束相互干涉，形成精细干涉图样，经数据处理后可重建出高分辨图像。该技术最初因红外探测器存在微弱电荷溢出（导致干涉图样失真）而效果不佳，研究团队没有尝试事后校正，而是构建了一个涵盖光学系统、探测器物理特性（含畸变）和读出电路的完整‘前向模型’（数字孪生体），通过反复迭代比对模拟输出与实测数据，反推出最接近真实天体的图像。实测验证已成功揭示木卫一（Io）表面的火山热点、双星系统周围被雕琢的尘埃结构，并首次清晰捕捉到遥远星系中心黑洞喷流的螺旋形态。相比传统日冕仪（需遮挡恒星强光但会同时掩盖内侧宜居带区域），AMI能在不完全遮蔽恒星的前提下，直接探测紧邻恒星的暗弱行星，有望为系外行星大气成分、表面活动等研究开辟新路径。