S pokrokem nám narůstá množství dat, se kterými se astronomie musí vypořádat. Robotické dalekohledy chrlí stále nová. Spousta astronomických dat je v archivech dostupných na internetu i pro astronomy amatéry. „Pro nás jsou nejzajímavější objekty, které se mění. Zjišťujeme, proč a jak se mění a jak se budou měnit do budoucna,“ uvedl v úvodu své přednášky Viktor Votruba. „Objekty můžeme dělit na periodické, kvaziperiodické a neperiodické a podle toho můžeme rozlišovat celou škálu různých typů hvězd, ale i jiných vesmírných objektů, jako jsou například kvasary,“ dodává Viktor Votruba. Zatím využíváme data ze systematického pozorování Velkého a Malého Magellanova mračna realizovaného v rámci projektu OGLE II polskými kolegy od roku 1996. Polští kolegové nyní disponují dalekohledem o průměru 1,3 metru s mozaikovou CCD kamerou osazenou 8 čipy. Ondřejovská hvězdárna má pro svá data plánované úložiště o kapacitě 15 Petabyte. (Pro představu: 1 Petabyte představuje takové množství dat, které by umožnilo uchovat 13,3 let videa v kvalitě HDD.)
„Astronomové nyní čekají na data z nové družice GAIA, specializující se primárně na přesná astrometrická měření. S jejich pomocí budou moci určovat přesněji vzdálenosti ve vesmíru, čímž se mimo jiné i zpřesní naše dosavadní kosmologické modely. Družice však bude také pořízovat fotometrická měření miliardy hvězd nacházejících se v naší Galaxii. Naše skupina astronomů v Ondřejově se specializuje na horké hvězdy, tedy ty s teplotou 15-50 000 kelvinů,“ popisuje situaci Viktor Votruba. Úkolem pro českou skupinu astronomů přitom je „poprat se“ s množstvím fotometrických dat a objevit při tom něco nového. Jejich zaměření na výzkum proměnných hvězd je dáno původním výzkumem týmu okolo profesora Miroslava Plavce, který se zajímal o horké hvězdy. Procesy záření, které na nich probíhají, způsobují, že tyto hvězdy dokážou ztratit až 10 -6 hmot Sluncí za rok. Změny, ke kterým dochází na těchto hvězdách, jsou velmi často nepravidelné. Tam, kde je nějaká nepravidelnost, se ale data obtížně popisují a analyzují. „Některé jevy na těchto hvězdách dosud nejsou pochopeny, například dosud není přesně jasno, proč tyto hvězdy mají disk, jak vzniká a zaniká a co je toho příčinou.,“ popisuje Viktor Votruba jednu ze záhad tzv. horkých hvězd.
„Dnes se astronomie dělá víc v pokoji než na observatoři, kde bývá nepříznivé počasí. S robotizací astronomie odpadá ta krásná část přímého pozorování u dalekohledu.“
„Naším úkolem bylo vymyslet metody, které budou schopny v tomto obrovském množství hvězd identifikovat horké hvězdy na základě jednoduchých kritérií, roztřídit tyto hvězdy podle známých schémat a najít něco nového, co by nám pomohlo pochopit mechanismus vzniku a vývoje tohoto typu hvězd,“ popisoval zadání výzkumu astronom Viktor Votruba,
Jak můžeme vymýšlet metody, když nemáme data? Od 19. prosince, kdy byla vypuštěna družice GAIA (Pozn. red. O družici GAIA a astrometrii bude přednáška ve středu 14. května 2014), byla zatím pořízena pouze kalibrační data. Pro otestování navržených metod tedy byla použita právě data z polského projektu OGLE II. „Potřebujeme relativně rychlé a jednoduché metody,“ říká Viktor Votruba. Tady se nabízejí metody spojené s umělou inteligencí, kdy se počítač stává, podobně jako mozek, velmi schopným analyzátorem dat. Metody vycházejí z procesů zpracování vzruchů v neuronech. Simulací neuronové sítě se lze dostat výpočtem ke klasifikaci, tedy rozpoznání objektů, ale i k predikci, tedy předpovědi chování objektů. Tyto metody se používají i pro predikci ekonomických procesů. Pokud sledovanou síť naučíme z určitých dat jejímu způsobu chování, můžeme děje aspoň v určité omezené době dostatečně přesně predikovat. Podobně lze použít metody „okoukané“ z analýzy DNA. Pokud dokážeme převést křivku pozorování do řetězce podobného DNA, můžeme se obdobně ptát: Jsou tam nějaké nové prvky? Je tam něco navíc?
Tyto metody použili čeští astronomové z Astronomického ústavu v Ondřejově pro analýzu dat proměnných hvězd, jejichž data byla získána v projektu OGLE II, a dospěli ke klíčovému objevu nové proměnnosti hvězd typu Be – horkých hvězd, u kterých je potvrzena občasná existence disku. Konkrétně u tohoto typu proměnných hvězd hledali tzv. outburst, náhlé vzplanutí a přišli na to, že 95% světelných křivek s rekurentními outbursty vykazuje nápadně shodné znaky.
Celou vědeckou část projektu GAIA Evropské vesmírné agentury řídí sdružení DPAC zhruba 400 vědců z mnoha zemí včetně České republiky. Je členěna do několika výzkumných částí, z nichž čeští astronomové ze Stelárního oddělení patří do části zabývající se právě analýzou a klasifikací proměnných hvězd. Každá skupina má přitom svoje úzké zaměření. V centrále tohoto sdružení, které se nachází poblíž Ženevy se shromažďují metody hledání vytvořené jednotlivými výzkumnými skupinami včetně té české, jejíž součástí je i Viktor Votruba. Evropská vesmírná agentura následně dává data veřejně k dispozici po určité době od jejich získání. V současné době čeští astronomové netrpělivě čekají na data z družice GAIA. „První ostrá data pro naše metody by mohla být k dispozici již od poloviny prosince 2014. Do té doby můžeme pracovat na nových metodách případně na zdokonalení těch stávajících,“ dodal na závěr své přednášky pro Hvězdárnu a planetárium Plzeň Viktor Votruba ze Stelárního oddělení Astronomického ústavu Akademie věd.
Související články
Rozhovor: Viktor Votruba – Pulsující hvězdy
Rozhovor: Viktor Votruba a Prémie za horké hvězdy
Mgr. Viktor VOTRUBA, Ph.D. (*1977) – Vystudoval fyziku na Přírodovědecké fakultě Masarykovy Univerzity v Brně. Nejprve pracoval na hvězdárně Mikuláše Koperníka v Brně, nyní pracuje ve Stelárním oddělení Astronomického ústavu v Ondřejově, kde se zabývá metodami zpracování astronomických dat, studiem proměnných, horkých hvězd a hvězdného pohybu. V roce 2010 získal Prémii Otto Wichterleho udělovanou Akademií věd mladým vědeckým pracovníkům.
