La résolution du télescope James Webb améliorée grâce à la fusion de données

Deux types d’observations spatiales émergent d'une grande partie des missions. D'une part, des images à haute résolution spatiale, obtenues à l'aide d'imageurs, disponibles dans quelques longueurs d’ondes spécifiques. D'autre part, des images à plus basse résolution spatiale, mais disponibles dans des centaines voire des milliers de longueurs d’ondes. Ces dernières sont produites par des spectrographes. 
Idéalement, on souhaiterait pouvoir outrepasser les limitations de ces instruments afin de retrouver la scène observée avec la haute résolution spatiale de l'imageur dans toutes les longueurs d'onde du spectrographe. Ce défi technique est apparu dans la littérature scientifique dès les années 80 et a donné naissance au concept de fusion de données. Ce concept connaît aujourd'hui des applications dans de nombreux domaines, notamment en observation de la Terre où elles sont omniprésentes.

En astronomie, leur utilisation pourrait également avoir un impact important afin d'améliorer la qualité des observations. Cependant, ces méthodes de fusion sont restées jusqu’à présent infructueuses, en raison de la complexité des instruments et des données astronomiques.
Dans le cadre d'une collaboration menées entre l'Institut de Recherche en Astrophysique et planétologie (IRAP – CNRS/CNES/Université de Toulouse) et l’Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT - CNRS/INP Toulouse/Université Toulouse), la première fusion d'observations astronomiques vient d'être accomplie à partir de données du télescope spatial James Webb (JWST).

Plus précisément, ces données proviennent de l'imageur NIRCam et du spectrographe à intégrale de champ NIRSpec qui sont à bord du JWST.  L'algorithme développé dans le cadre de cette collaboration augmente la résolution spatiale des observations NIRSpec d'un facteur trois, à l'aide de cinq images NIRCam. Il projette les données dans le domaine de Fourier afin de les aligner, de les calibrer, puis de résoudre le problème de fusion efficacement par optimisation (gradient conjugué). Tout ceci prend moins d'une minute de calcul sur un ordinateur portable. Ce progrès technique permet notamment d’observer des objets auparavant non résolus sur les images NIRSpec et d’en effectuer l’analyse spectrale. De plus, l'application de cet algorithme pourrait être étendue à d'autres instruments astronomiques.