Kosmiczne ZOO dla każdego astronoma domorosłego!

Krótki opis kilku projektów dostępnych w ramach tak zwanej nauki obywatelskiej.

Tym razem chciałbym napisać o dość rozbudowanym portalu jakim jest www.zooniverse.org To seria projektów skierowanych do amatorów rożnych dziedzin nauki jak i zwyczajnych, ciekawskich użytkowników internetu. Mowa tu o tak zwanej nauce obywatelskiej, czyli możliwość wzięcia udziału w mniej lub bardziej poważnym naukowym przedsięwzięciu przez każda osobę nie mającą kierunkowego wykształcenia w danej materii. Pomimo, iż zooniverse to kilkanaście projektów z różnych dziedzin, ja skupię się oczywiście na tych z kategorii astronomii. Moim ulubionym jest program wyszukiwania NEO czyli obiektów niebezpiecznie blisko przelatujących w okolicach Ziemi.

I Ty możesz zostać bohaterem ludzkości!

Tak, tak! To nie żaden reklamowy slogan nowego Opla. Wystarczy, że znajdziesz asteroidę o wielkości kilkuset metrów zmierzającą nieuchronnie w kierunku Ziemi, a będziesz mieć pierwszeństwo w nadaniu jej własnej nazwy, przykładowo swoim imieniem. Cóż, może to nie najlepszy pomysł albowiem Zegrzyński czy inny Kowalski byłby chyba najbardziej znienawidzonym nazwiskiem świata przez najbliższe... kilka dni lub tygodni do momentu uderzenia i zmiecenia 90% ludzkości z powierzchni planety. Tak więc dobrze się zastanów nad nazwą i najlepiej niech to będzie coś neutralnego i łatwego do wypowiedzenia w większości języków świata. Hmmm może coś w klasycznym stylu amerykańskich akronimów, przykładowo 2015a BAD (Big Asteroid Damage) albo LOSTE (Large Object Straight Through Earth)? Ponadto dostaniesz zapewne jeszcze jakiś elegancki dyplom, który będziesz mógł powiesić sobie na ścianie płaczu. Oczywiście jeśli zdąży go dostarczyć poczta :D Ewentualnie możesz łudzić się nadzieja, że znajdzie się dla ciebie jako odkrywcy, miejsce na jakiejś arce rodem z filmu 2012 albo w starym bunkrze przeciwatomowym gdzieś głęboko w górach Skalistych ale to już mało pocieszająca myśl.

GALAXY ZOO

To poważny projekt mający na celu zidentyfikowanie jak największej ilości galaktyk jaka została sfotografowana podczas Sloan Digital Sky Survey (SDSS) przez teleskopy znajdujące się między innymi w Apache Point Obserwatory w Nowym Meksyku, teleskop Hubble'a oraz United Kingdom Infrared Survey Telescope na Hawajach. Wiedza ta ma posłużyć w lepszym zrozumieniu procesów formowania się galaktyk co bezpośrednio przekłada się na lepsze zrozumienie ewolucji Wszechświata, w tym naszej Drogi Mlecznej i nas samych. Naszym zadaniem jest klasyfikowanie galaktyk pod kątem ich cech charakterystycznych jak między innymi kształt, ilość ramion, obecność zgrubienia centralnego a także przypadków fuzji galaktyk czy soczewkowania grawitacyjnego. Od momentu startu upublicznione dane Sloan Digital Sky Survey posłużyły w około 175 tysiącach naukowych publikacji. Strona jest dostępna między innymi w języku polskim. Poziom skomplikowania – średni.

MOON ZOO

W tym przypadku naszym głównym zadaniem jest wyszukiwanie i klasyfikowanie kraterów uderzeniowych znajdujących się na powierzchni Księżyca. Zajęcie już nie tak ambitne i satysfakcjonujące jak identyfikacja galaktyk, niemniej jednak nie wszystkich fascynuje tylko głęboki kosmos. Jak to mówią „Cudze chwalicie, swego nie znacie”. Właśnie w celu lepszego poznania powierzchni naszego naturalnego satelity powstało Moon Zoo. Najwytrwalsi uczestnicy mogą znaleźć prawdziwe perełki na powierzchni Księżyca, a mam tu na myśli pozostałości po radzieckich i amerykańskich misjach naukowych jak LUNA czy APOLLO. Zdjęcia pochodzą z sondy Lunar Reconnaissance Orbiter wystrzelonego w 2009 roku. Poziom skomplikowania – łatwy.

SOLAR STORMWATCH

Tutaj mamy do czynienia z naszą rodzimą gwiazdą. Za zadanie mamy identyfikować burze słoneczne, czyli ogromne wyrzuty materii z powierzchni Słońca, które po kilku dniach docierają do Ziemi. Po dość obszernym tutorialu możemy zacząć obserwację. Niestety tutaj sytuacja jest już nieco bardziej skomplikowana. Serwowane są nam krótkie filmiki ukazujące promieniującą powierzchnię gwiazdy, a my musimy na podstawie krótkiej sekwencji zdjęć określić czy eksplozja miała miejsce, kiedy oraz na jaką skalę. W przeciwieństwie do Galaxy Zoo nie klikamy raz za razem analizując kolejny obiekt. Tu potrzeba wytrwałości. Za zidentyfikowanie burzy na słońcu nikt nam nie uściśnie ręki, nie zostaniemy też zapamiętani jako bohaterowie, niemniej jednak w jakiś niewielki sposób przysłużymy się nauce. Zdjęcia są pozyskiwane na bieżąco z satelit STEREO. Poziom skomplikowana – trudny.

PLANET HUNTERS

Kolejny fascynujący projekt. Tu mamy szansę na odkrycie... planety! W 2009 roku na orbitę został wyniesiony teleskop Keplera. Prowadzi on jednoczesną obserwację tysięcy gwiazd rejestrując ich „krzywe jasności”. Cała zabawa polega na wskazywaniu zaburzeń w jasności tychże gwiazd, jakie zachodzą na skutek przejścia planety przez tarczę gwiazdy. Jest to tak zwany tranzyt o którym pisałem tu i tu. Efekt ten powoduje czasowe obniżenie jasności gwiazdy, które jest tym większe im większa jest planeta przechodząca na tle gwiazdy. W ten sposób odkryto już tysiące egzoplanet a kolejne czekają na odkrycie. Obecnie w dużej części dane z teleskopu Keplera są analizowane pod kątem obecności odkrytych egzoplanet w tak zwanych ekosferach gwiazd macierzystych, gdzie może istnieć woda w stanie ciekłym. W przypadku odkrycia planety, jako pierwsza która tego dokonała zostaniesz o tym poinformowany i otrzymasz potwierdzenie na papierze. Niestety nie można nadawać nazw planetom. Niemniej jednak możesz zaproponować jakąś na http://www.nameexoworlds.org Poziom skomplikowana – łatwy.

THE MILKY WAY PROJECT

Tutaj partycypujemy w identyfikacji obiektów w naszej galaktyce. Na losowym zdjęciu poszukujemy miejsc gdzie rodzą się gwiazdy. Mamy odnaleźć tak zwane bąbelki czyli miejsca narodzin gwiazd. To puste przestrzenie w pyle międzygwiazdowym, powstałe na skutek promieniowania młodych gwiazd. Możemy też zidentyfikować między innymi gromady gwiazd, galaktyki, filary pyłu czy łuki uderzeniowe. Milkyway to kolejna odsłona projektu. Poprzednia zakończyła się ogromnym sukcesem, tak więc postanowiono dokonać przeglądu innego obszaru naszej galaktyki. Celem badania jest lepsze zrozumienie natury pyłu międzygwiazdowego oraz etapów formowania się gwiazd. Zdjęcia pochodzą z kosmicznego teleskopu Spitzera. Poziom skomplikowania – łatwy.

RADIO GALAXY ZOO

Znajdź czarną dziurę! Zgadza się. Tutaj możesz pomóc w lokalizowaniu czarnych dziur. Jak to zrobić skoro czarna dziura jest... czarna? Mamy do dyspozycji „zdjęcia” z radioteleskopu oraz zdjęcia wykonane w podczerwieni. Porównując zdjęcia tego samego wycinka nieba wykonane dwoma technikami, jesteśmy w stanie zobaczyć czarną dziurę. Obiekty takie emitują silne promieniowanie radiowe powodowane przez wyrzuty wysokoenergetycznych dżetów. Osobiście projekt wydaje mi się średnio interesujący. Zdjęcia pochodzą z kilku teleskopów, między innymi ATLAS, VLA, Spitzera oraz WISE. Strona dostępna także w języku polskim. Poziom skomplikowana – łatwy.

PLANET FOUR

Czwarta planeta to projekt bardzo podobny do Moon Zoo, aczkolwiek tu identyfikujemy powierzchnię czwartej planety od Słońca czyli Marsa. Powierzchnia Marsa zasadniczo różni się od Ziemskiej i mamy tam do czynienia z formacjami niewystępującymi na Ziemi. Poszukujemy „wachlarzy” i „plam” czyli śladów po marsjańskich, gazowych gejzerach. Wskazują one kierunek wiatru na planecie co pomaga planetologom poznać marsjański klimat. Z czasem takie gejzery tworzą charakterystyczne struktury zwane pająkami, czyli promieniście rozchodzące się kanały w ziemi. Mnie osobiście kojarzą się z korzeniami drzew niż z pajęczynami. Zdjęcia pochodzą z sondy Mars Reconnaissance Orbiter. Strona dostępna także w języku polskim. Poziom skomplikowania – łatwy.

DISK DETECTIVE

Projekt podobny do Planet Hunters ale technicznie nieco inaczej pomyślany. Tutaj poszukujemy gwiazd wokół których znajdują się dyski pyłowe a dokładnie promieniowania jakie emitują wraz z macierzystą gwiazdą. Dyski te odpowiadają za formowanie się planet. I tym razem dostajemy sekwencję zdjęć wykonanych różnymi technikami. Dane pochodzą z Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), Two Micron All Sky Survey (2MASS), Digitized Sky Survey (DSS) i Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Naszym zadaniem jest sprawdzenie, czy sfotografowane obiekty pokrywają się ze sobą. Strona dostępna także w języku polskim. Poziom skomplikowana – średni.

SUN SPOTTER

Kolejny słoneczny projekt. Tym razem analizie poddawane są plamy słoneczne. Musimy porównywać ze sobą dwa losowe zdjęcia pod kątem ich złożoności względem siebie. Po zaserwowaniu nam dwóch czarno-białych plam, wybieramy zdjęcie na którym naszym zdaniem jest większy bajzel, to znaczy kolor czarny z białym są mocniej wymieszane. Żadna filozofia. Strona dostępna także w języku polskim. Poziom skomplikowana – łatwy.

ASTEROID ZOO

Jedno z ciekawszych i najważniejszych badań moim zdaniem. Tu poszukiwane są oczywiście asteroidy. Poruszających się one w bliższym lub dalszym sąsiedztwie naszej planety. Po otrzymaniu sekwencji czterech zdjęć tego samego wycinka nieba wykonanych w kilkugodzinnych odstępach, musimy zidentyfikować obiekt który zmienia swoje położenie względem gwiazd w tle. Zadanie od strony manualnej jest banalne, ale wyzwanie polega na znalezieniu malutkiego obiektu niemal niewidocznego na zdjęciu. Ale bądź czujny i nie wpadnij w hurra optymizm, albowiem możesz trafić na przelatujący samolot lub satelitę. Zdjęcia pochodzą z dwóch teleskopów w Arizonie i jednego w pobliżu Coonabarabran w stanie New South Wales w Australii. Przeszukiwanie nieba jest na tyle zautomatyzowane i wydajne, że niemal 50 % wszystkich obiektów NEO (Near Earth Object) zostało wykryte właśnie przez wspomniane teleskopy należące do Catalina Sky Survey, a skuteczność algorytmów wynosi 90%. Można by pomyśleć że niewiele zostało do odkrycia. Naukowcy szacują, że na niewykryte 10 % przypada około 10 tysięcy obiektów w tym około tysiąca NEO tak więc może jakiś BAD czy LOST czeka właśnie na Ciebie ( i na resztę ludzkości :D). Osobiście znalazłem jedną asteroidę - niestety nie byłem pierwszy. Oznaczyłem też kilka innych pixeli ale czym one są tego jeszcze nie wiem. Strona dostępna także w języku polskim. Poziom skomplikowana – łatwy.

HIGGS HUNTER

Na koniec projekt, pochodzący z CERN'u czyli poszukiwanie cząstki Higgs'a. No tak, ją już znaleziono, no więc na co polujemy teraz? Chodzi o analizę ogromnych ilości danych, jakie pochodzą z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) i sa pozostałością po poszukiwaniach Higgs'a. Zadanie jest banalnie proste chociaż monotonne. Musimy zaznaczać miejsca rozpadu cząsteczek, które miały miejsce ułamki sekund po zderzeniu materii. Często są to egzotyczne twory, które żyją milionowe części sekundy, a poznanie których ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia elementarnych praw rządzących Wszechświatem. Zadanie brzmi naprawdę wzniośle i poważnie, ale dla nas to tylko zdjęcia z grafiką rodem z Doom'a i kilkoma kolorowymi liniami. Jeśli znudziło ci się szukanie kosmicznego gruzu albo galaktyk to możesz poklikać dla CERN'u. Poziom skomplikowana – łatwy.

I to wszystkie obecnie czynne programy dotyczące eksploracji kosmosu. Jest wiele innych jak badanie morskiego planktonu, analiza komórek rakowych, obserwacja migracji zwierząt czy analiza klimatu Ziemi. Naprawdę jest w czym wybierać. Co jakiś czas pojawiają się nowe projekty a inne są zamykane po tym, jak dane zostaną przeanalizowane przez internetową społeczność. Jakiś czas temu (grudzień 2012 – październik 2013) czynny był projekt Andromeda. Dotyczył on naszej najbliższej galaktyki M31 i cieszył się ogromną popularnością. Na celu miał odnalezienie gromad gwiazd powstałych w Andromedzie. Bardzo szybko został ukończony, co doprowadziło do jego kolejnej odsłony z nową porcją danych. Sam spędziłem przy nim trochę czasu na analizie zdjęć. Pomimo zamykania projektów, są one nadal dostępne w sieci i można analizować archiwalne dane z czystej ciekawości.

Zapewne w czasie czytania tego wpisu zastanawialiście się dlaczego superszybkie komputery nie wystarczą i do czego są potrzebni ludzie? Cóż, komputery choćby najszybsze, muszą odpowiednio zostać zaprogramowane, wyszukując pewnych sekwencji na podstawie swoich algorytmów. Nie potrafią one myśleć abstrakcyjnie, nie potrafią łączyć i analizować danych do których nie zostały zaprogramowane. Ludzki umysł choć obliczeniowo zdecydowanie słabszy, ma przewagę, której jeszcze długo komputery mieć nie będą – mózg wraz z jego wszystkimi atutami.

A co jeśli podczas analizowania danych pomylisz się? Czy możesz cofnąć i naprawić błąd? Nie, nie możesz. Ale nie przejmuj się! Nie będziesz jedynym który się będzie świetnie bawić i popełniać błędy. To samo zdjęcie jest analizowane przez setki czy nawet tysiące osób i ostatecznie jest wybierany wynik uśredniony. Projekty są różne a więc i dane jakie użyto, są przedstawiane w rozmaity sposób, choć większość w postaci fotografii. Pomimo swojej powagi, projekty są tak skonstruowane aby każdy po krótkim instruktażu mógł rozpocząć analizę. Tak jak wspomniałem wcześniej, serwisy różnią się poziomem skomplikowania. Aby lepiej zrozumieć ich cel jak i poprawny sposób interpretacji danych, najlepiej jest czytać blogi i fora podpięte do każdego projektu, niestety te są dostępne tylko w języku angielskim.

Jako że skupiłem się na projektach poświęconych przestrzeni kosmicznej i jej badaniu, większość jeśli nie wszystkie dane pochodzą z różnego rodzaju teleskopów. Są to urządzenia naziemne jak i pracujące w przestrzeni kosmicznej. Przeciętny człowiek na hasło teleskop, wyobraża sobie tubę z soczewkami. Cóż, te czasy minęły bezpowrotnie, a teleskop to coś więcej niż proste, optyczne narzędzie ale o tym i o wielu innych fascynujących rzeczach już innym razem.

Więcej na www.cosmicbulletin.wordpress.com