Szukają zagięć czasoprzestrzeni. Możesz w tym pomóc
Nie trzeba mieć teleskopu, doktoratu ani pracy w obserwatorium. Wystarczy komputer, internet i trochę cierpliwości. ESA udostępniła projekt, w którym zwykli internauci mogą pomagać w szukaniu jednych z najcenniejszych kosmicznych zjawisk.
Kosmiczny teleskop Euclid został zbudowany do jednego z najbardziej ambitnych zadań współczesnej astronomii: ma pomóc zrozumieć, jak zbudowany jest Wszechświat, jak rozszerzał się przez miliardy lat i jaką rolę odgrywają w nim ciemna materia oraz ciemna energia. Według obecnych modeli razem odpowiadają za zdecydowaną większość zawartości Wszechświata, choć nie widzimy ich bezpośrednio.
Euclid to maszyna do produkcji danych na skalę, z którą nie poradzi sobie ręczna analiza prowadzona wyłącznie przez zawodowych astronomów. Teleskop przesyła na Ziemię ok. 100 GB danych dziennie, a jego misja ma trwać 6 lat. W takim tempie nawet najlepsze zespoły badawcze potrzebują pomocy: algorytmów, infrastruktury obliczeniowej i ludzi, którzy potrafią zauważyć coś nietypowego.
Właśnie tu pojawia się Space Warps. To projekt nauki obywatelskiej na platformie Zooniverse, w którym każdy może przeglądać obrazy z teleskopu Euclid i oznaczać potencjalne soczewki grawitacyjne. Nie chodzi o zabawę w zgadywanie. Uczestnicy dostają instrukcję, przykłady i narzędzia, a ich oznaczenia pomagają naukowcom wyłowić z ogromnego zbioru danych obiekty, które mogą być szczególnie cenne.
Czym właściwie jest soczewka grawitacyjna?
Soczewkowanie grawitacyjne to jedno z najbardziej obrazowych potwierdzeń ogólnej teorii względności Einsteina. Masywny obiekt, np. galaktyka albo gromada galaktyk, zakrzywia czasoprzestrzeń wokół siebie. Światło odległej galaktyki znajdującej się dalej, za takim obiektem, nie biegnie wtedy po prostej linii. Zostaje ugięte, rozciągnięte, powielone albo wzmocnione.
Dla obserwatora wygląda to jak kosmiczne zniekształcenie obrazu. Wokół bliższej galaktyki mogą pojawić się cienkie łuki światła, kilka kopii tego samego odległego obiektu albo niemal idealny pierścień, zwany pierścieniem Einsteina. To nie są artystyczne efekty ani błąd optyki teleskopu. To grawitacja działająca jak naturalna soczewka.
Takie zjawiska są piękne, ale ich znaczenie nie kończy się tylko na samym wyglądzie. Soczewka grawitacyjna pozwala badać obiekty, które normalnie byłyby zbyt odległe i zbyt słabe, aby je zobaczyć. Jednocześnie pomaga ważyć galaktyki i gromady galaktyk, bo stopień zakrzywienia światła zależy od masy obiektu po drodze. A ponieważ duża część tej masy to ciemna materia, soczewki stają się narzędziem do mapowania czegoś, czego nie widzimy bezpośrednio.
Sztuczna inteligencja pomaga, ale nie załatwia sprawy
W projekcie Space Warps człowiek nie przegląda przypadkowych kawałków nieba. Najpierw do pracy zaprzęgnięto algorytmy sztucznej inteligencji. Przesiały one 72 mln galaktyk z przyszłego wydania danych Euclid DR1 i wybrały ok. 300 tys. najlepszych kandydatów. Dopiero te obrazy trafiają do uczestników projektu.
Skoro AI potrafi wybrać kandydatów, po co angażować internautów? Odpowiedź jest prosta – algorytmy są bardzo dobre w masowym przesiewaniu danych, ale nadal potrafią mylić subtelne struktury, przeoczyć nietypowy przypadek albo uznać za ciekawy obiekt coś, co jest artefaktem, zbiegiem kształtów lub zwykłą galaktyką o dziwnej budowie.
Ludzkie oko ma inną przewagę. Dobrze radzi sobie z rozpoznawaniem nieregularnych wzorów, odstępstw i dziwactw, nawet jeśli nie mieści się to idealnie w schemacie. W astronomii to wciąż ma ogromne znaczenie. Historia nauki obywatelskiej pokazuje, że ochotnicy potrafią zauważać obiekty, które umknęły automatycznym narzędziom.
Właśnie dlatego Space Warps łączy trzy elementy: AI, wiedzę zawodowych astronomów i intuicję tysięcy uczestników. To nie jest konkurs człowiek kontra maszyna. To wspólna praca, w której każdy robi to, do czego najlepiej się nadaje.
Każdy uczestnik dostaje kawałek prawdziwego kosmosu
W projekcie nie trzeba znać równań Einsteina ani klasyfikacji galaktyk. Uczestnik ogląda obraz, szuka charakterystycznych łuków, pierścieni albo powielonych struktur i zaznacza podejrzane miejsce. Platforma pozwala przybliżać obraz, przełączać widoki i korzystać z przewodnika pomagającego odróżnić prawdziwe sygnały od fałszywych tropów.
To niezwykle istotne, bo soczewki grawitacyjne bywają zdradliwe. Czasem są spektakularne i od razu wyglądają jak kosmiczny pierścień. Częściej jednak są ukryte w formie np. cienkiego niebieskawego łuk przy jasnej galaktyce, słabego fragmentu zakrzywionego światła albo układu małych plamek, które mogą być kilkoma obrazami tego samego odległego obiektu. Właśnie takie przypadki wymagają najwięcej cierpliwości.
Przeczytaj także:
Uczestnicy oglądają obrazy, które nie są jeszcze publicznie udostępnione w pełnym wydaniu danych. To znaczy, że zwykła osoba siedząca przy komputerze może zobaczyć fragment kosmosu wcześniej niż większość świata i przyłożyć rękę do odkrycia.
