FLIP a amélioré la soustraction de la lumière des étoiles dans quatre jeux de données coronographiques de NIRCam, l’instrument du télescope spatial James Webb (JWST). Le résultat le plus marquant est une image de la planète géante connue 51 Eridani b à 4,3 μm, avec un rapport signal/bruit (SNR) de 6,3. Cette longueur d’onde se trouve dans une bande d’absorption du dioxyde de carbone, mais les chercheurs prévoient d’utiliser ces données pour caractériser l’atmosphère dans de futurs travaux. L’étude publiée dans Nature le 4 novembre 2026 porte sur le traitement d’images, pas sur une mesure de l’abondance du CO₂.
Ce que révèle l’image de 51 Eridani b à 4,3 μm
Le filtre F430M de NIRCam observe à 4,3 μm. Avec FLIP, les chercheurs ont obtenu un SNR de 6,3 pour 51 Eridani b et une sensibilité environ quatre fois supérieure à celle de KLIP, une méthode courante de soustraction de la lumière stellaire, à l’emplacement de la planète. Une analyse publiée auparavant n’avait pas détecté la planète dans ce filtre.
La longueur d’onde indique la partie du spectre observée, pas la taille de la planète. Comme 4,3 μm appartient à une bande d’absorption du CO₂, ces images pourront contribuer à de futures analyses atmosphériques. Elles ne donnent pas, à elles seules, une mesure de la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de 51 Eridani b.
FLIP améliore le signal que l’on peut extraire des images de Webb ; il ne change pas les capacités optiques du télescope.
Comment FLIP sépare la lumière de l’étoile
Une étoile apparaît dans un télescope sous la forme d’une fonction d’étalement du point, ou PSF. Les imperfections optiques et les variations de pointage peuvent laisser des résidus lumineux lorsqu’on soustrait une image de référence. Ces résidus compliquent la détection d’une planète peu lumineuse à proximité.
FLIP ajuste un modèle physique de l’instrument aux observations. Les chercheurs le calibrent d’abord sur une étoile de référence, puis adaptent un ensemble réduit de paramètres à l’image scientifique pour tenir compte des différences entre les deux observations. Le modèle différentiable s’appuie sur des modèles optiques STPSF et des données de détection du front d’onde ; il est implémenté dans PyTorch et optimisé avec l’algorithme Adam.
Pour limiter le risque que l’ajustement efface aussi le signal d’une planète, l’équipe injecte des planètes simulées dans l’image scientifique et suit leur SNR pendant l’optimisation. Elle s’en sert pour choisir un arrêt autour du pic ou du plateau du signal. Les observations avaient d’abord été traitées avec la version 1.18.1 du pipeline JWST et spaceKLIP 2.2.1 ; FLIP intervient ensuite dans l’analyse. Une exécution complète prend environ 35 minutes sur un seul GPU NVIDIA A30.
Les gains varient selon la cible et la mesure
Sur les jeux de données testés, l’étude rapporte une sensibilité de 2 à 15 fois supérieure aux techniques standard. Le gain dépend de la cible et de la séparation angulaire, c’est-à-dire de l’écart apparent entre l’étoile et la position étudiée. Les valeurs de SNR concernent des planètes observées ; celles de TYC 5899 proviennent de tests avec des planètes simulées.
| Cible et filtre ou séparation | Mesure rapportée | Comparaison et condition |
| HIP 65426 b, F444W | SNR environ 1,6 fois supérieur | Comparaison avec KLIP |
| 51 Eridani b, F410M | SNR environ 2,1 fois supérieur | Comparaison avec KLIP |
| 51 Eridani b, F430M | SNR de 6,3 ; sensibilité environ 4 fois supérieure à la position de la planète | Comparaison avec KLIP |
| TYC 5899, F444W, séparation de 0,5 seconde d’arc | Sensibilité environ 15 fois supérieure | Planètes simulées injectées dans les images, comparaison avec KLIP |
| TYC 5899, F444W, séparation de 1 seconde d’arc | Sensibilité environ 5 fois supérieure | Planètes simulées injectées dans les images, comparaison avec KLIP |
Pour TYC 5899, les valeurs décrivent la capacité à repérer des planètes simulées à deux séparations angulaires. Elles ne correspondent pas à la détection d’une planète autour de cette étoile.
La démonstration concerne NIRCam
Les chercheurs ont testé quatre jeux de données provenant de trois systèmes : HIP 65426 en F444W, 51 Eridani en F410M et F430M, et TYC 5899 en F444W. Tous proviennent d’observations coronographiques de NIRCam. Les résultats ne démontrent pas la détection de planètes de taille terrestre : les images présentées concernent notamment la géante connue 51 Eridani b, et les essais sur TYC 5899 utilisent des planètes simulées.
Les analyses n’ont pas atteint la limite fondamentale du bruit photonique, le bruit lié à la nature aléatoire de la lumière reçue. Une calibration systématique des estimations d’instabilité de l’instrument et de leurs incertitudes reste également à réaliser. Les auteurs évoquent une extension future possible à MIRI et à d’autres observatoires, tandis que les résultats publiés portent sur NIRCam.
