Direktor Observatorija Vere Rubin Željko Ivezić: To bo najboljši film vseh časov, ki bo demokratiziral znanost

Observatorij Vere Rubin v Čilu bo z največjo kamero na svetu vsake tri noči pregledal celotno južno nebo in popolnoma spremenil naš pogled na vesolje. Slovenijo je nedavno obiskal njegov direktor Željko Ivezić ter za STA spregovoril o poteku in pomenu projekta za majhne države, o pričakovanjih glede novih odkritij in o vlogi umetne inteligence.

Mednarodno priznani astrofizik Željko Ivezić je profesor astrofizike na Univerzi v Washingtonu ter direktor gradnje milijardnega Observatorija Vere Rubin, ki stoji na gori čilske puščave Atacama in je v marsikaterem pogledu najmočnejši observatorij na svetu.

Ivezić je nedavno obiskal Center za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici, s katerim dobro sodeluje, in ki je prav tako del observatorija. V predavanju v Lathierijevem dvorcu v Vipavi je predstavil prvi projekt observatorija, LSST (Legacy Survey of Space and Time), ki bo trajal 10 let. Njegovi podatki pa bodo uporabni za različne raziskave, od odkritja Zemlji potencialno nevarnih asteroidov do vprašanj temeljne fizike, kot sta narava temne snovi in temne energije.

Profesor Ivezić, kaj je namen projekta LSST, ki naj bi predstavljal najobsežnejši optični astronomski pregled neba do sedaj?

V projektu želimo vsako noč s posnetki pokriti celotno vidno nebo. Za pokritje celotnega vidnega neba bomo potrebovali približno tri noči, nato pa bomo to ponavljali vsak dan deset let. Tako bomo po desetih letih vsako točko na nebu, ki jo vidimo iz Čila, torej približno polovico celotnega neba, opazovali približno 1000-krat. Posneli bomo okoli 40 milijard objektov. Tako bo naš projekt prvič izmeril več nebesnih teles, kot je živih ljudi na svetu.

V svojem predavanju v Vipavi ste LSST poimenovali kot “najboljši film vseh časov”. Zakaj?

Observatorij nam bo omogočil, da bomo dobili nekakšen film neba. Tako kot pri snemanju filma bomo uporabljali fotografije, ki si sledijo v hitrem zaporedju – pri filmu je to 15 ali 30 na sekundo – zaradi česar naše oko misli, da gre za premikajočo sliko. Na ta način bomo lahko videli vse, kar se spreminja na nebu. Če bi želeli te podatke prikazati na televizijskem zaslonu z uporabo 30 slik na sekundo, bi gledanje filma trajalo 11 mesecev. Zato pravimo, da je to najboljši film vseh časov, saj še nihče ni posnel filma, ki bi trajal 11 mesecev.

Kaj je posebnost Observatorija Rubin, v čem je prelomen?

Njegova ključna posebnost je zelo široko vidno polje, ki je približno 100-krat večje, kot ga ima kateri koli primerljiv teleskop. Večina velikih teleskopov, ko se usmeri proti nebu, vidi območje, manjše od polne Lune. Z našim vidnim poljem pa lahko v premer vidnega polja postavimo sedem polnih lun. To je pomembno, ker želimo čim hitreje pregledati nebo.

Predstavljajte si, da želite v svoji kopalnici položiti nove ploščice. Če boste to storili z majhnimi ploščicami, boste za prekritje tal potrebovali cel dan. Če pa imate velike ploščice, boste končali v pol ure. Podobno je z našim teleskopom. Tudi z drugimi teleskopi bi lahko dobili sliko, ki jo želimo dobiti z našim observatorijem, a bi za to potrebovali 100-krat več časa. Namesto desetih let bi potrebovali 1000 let.

Kako pomemben je ta projekt za manjše države, kot je na primer Slovenija, ki si ne morejo privoščiti, da bi same postavljale tako velik projekt?

Mislim, da bo projekt izredno pomemben in tudi sam sem navdušen nad njim, saj prihajam iz majhne države – Hrvaške. Mislim, da bo imel naš projekt velik vpliv na demokratizacijo znanosti na področju astronomije po vsem svetu. Podatki bodo namreč sčasoma popolnoma javni in bodo na voljo v podatkovnem centru, v katerega se lahko vsakdo prijavi, naloži svojo kodo in naredi analizo. Edina omejitev sta vaše znanje in domišljija ter motivacija za izvedbo nekega projekta.

Ni vam treba biti na veliki instituciji v zelo bogati državi, da bi lahko delali vrhunsko znanost. Tako ste lahko na Kitajskem, ali pa v Sloveniji ali v Supetarju na otoku Brač, kakršni so moji načrti, se prijavite ter od tam delate vrhunsko astronomijo.

Kako tesno sicer sodelujete s slovenskimi raziskovalci?

Med Univerzo v Novi Gorici in našo univerzo v Seattlu, Univerzo v Washingtonu, je zelo močno sodelovanje. Prav tako pa skupina z Univerze v Novi Gorici močno sodeluje z več skupinami iz regije. Vsi skupaj se srečujemo na velikih srečanjih po svetu, letos jeseni pa bodo na primer novogoriška, hrvaška in beograjska skupina skupaj organizirale evropsko konferenco LSST v Istri. To je res odličen primer, ne le tega, da bodo iz Observatorija Vere Rubin prihajali podatki za znanstveno delo na manjših univerzah, temveč da je zaradi dostopa do tako velikega nabora podatkov dejansko nastala kohezija regionalnih univerz. Zato menim, da je to odlična zgodba o uspehu. Zelo sem navdušen nad njo.

Kako daleč je trenutno gradnja observatorija?

Zgradba je končana že več let, prav tako so končane vse komponente, skoraj vse so tudi na gori Cerro Pachón v Čilu, razen glavne kamere. Ta je še vedno v laboratoriju v Kaliforniji, kjer poteka zadnji sklop testov v laboratoriju, ki bo trajal približno tri mesece. Predvsem moramo preizkusiti stabilnost hladilnega sistema. Če bodo testi pozitivni, bomo kamero oktobra z Boeingom 747 prestavili v Santiago, nato pa na goro.

Potrebovali bomo še nadaljnjih približno šest mesecev, da jo bomo zelo, zelo skrbno razpakirali, jo postavili v tako imenovano čisto sobo, opravili še en niz testov, da se prepričamo, da se med pošiljanjem ni nič zlomilo ali poškodovalo, nato pa jo bomo namestili na teleskop. Upam, da bomo okoli aprila ali maja prihodnje leto že dobili prve posnetke s kamere, usmerjene proti nebu, celoten projekt gradnje pa naj bi bil po trenutnih napovedih končan do februarja 2025.

Kamera je sicer ena najbolj posebnih in zapletenih delov tega observatorija. Velika je 1,65 metra, njena ločljivost pa naj bi bila enaka približno 266 iPhonom.

Ja, že zdaj je vpisana v Guinnessovo knjigo rekordov kot največja kamera, ki je bila kadarkoli zgrajena za astronomijo. Ima približno 3200 megapikslov – 200 senzorjev po 16 megapikslov – ter največjo lečo na svetu, delovati pa mora tudi izjemno hitro, zato je bil to res velik tehnološki izziv.

Ali lahko Observatorij Vere Rubin po pomenu za astronomijo primerjamo s še enim megalomanskim vesoljskim projektom – vesoljskim teleskopom James Webb?

Mislim, da sta oba zelo pomembna za sodobno astronomijo in za naslednje desetletje ali dve odkritij v astronomiji, a sta optimizirana za različne stvari. To je podobno, kot če imate dirkalnik za formulo 1 in traktor ali kombajn. Vse so vozila, vendar so optimizirana za različne stvari.

Observatorij Vere Rubin je bolj podoben širokokotni kameri, ki bo delovala v načinu odkrivanja nenavadnih pojavov na nebu. Vsakih nekaj noči bo pokril celotno nebo, medtem ko je vesoljski teleskop Jamesa Webba zasnovan za opazovanje zelo majhnega dela neba.

Ena najpomembnejših prednosti Jamesa Webba je, da se nahaja nad atmosfero, s čimer se izogne turbulencam v ozračju, ki pri teleskopih na Zemlji omejujejo ločljivost slike. Ločljivost Jamesa Webba bo zato skoraj desetkrat boljša od ločljivosti zemeljskih teleskopov, kot je Vera Rubin. Poleg tega zaznava infrardeče sevanje in omogoča spektroskopijo, zato lahko z njim iščejo znake življenja na planetih okoli bližnjih zvezd. Tega z Rubinom ne moremo storiti, lahko pa pokrijemo celotno nebo. Imamo kamero s 3200 megapiksli, medtem ko jih ima James Webb le 50.

Z vse bolj zmogljivimi tehnologijami in raziskavami neba, ki ustvarjajo nepredstavljive količine podatkov, je strojno učenje postalo pomemben del orodij astronomov. Kakšno vlogo bo imela umetna inteligenca pri LSST?

Imamo dve glavni aplikaciji umetne inteligence. Ena je pridobivanje opazovanj. O tem, katere dele neba bomo s teleskopom pokrili na določen dan, ne bomo odločali ljudje, temveč umetna inteligenca. Odločala se bo na podlagi pogojev za opazovanje, od katerih je odvisna kvaliteta slike, ter na podlagi števila opazovanj – program bo gledal, koliko opazovanj smo pridobili do nekega trenutka, nato pa se bo odločil, v katero smer bo šel. Takšne odločitve bo sprejemal tisočkrat na noč, zato je seveda bolj optimalno, da to počne računalnik kot ljudje.

Druga aplikacija pa je obdelava podatkov. Dobili bomo namreč ogromen, zelo kompleksen nabor podatkov: 100 petabajtov slik oziroma 100 tisoč terabajtov. Ko jih bomo obdelali in jim dodali metapodatke, bo to skoraj 500 petabajtov, kar je preprosto nemogoče obdelati “na roke” ali s pomočjo študentov, uporabiti morate računalnike.

V podatkih želimo najti skupke objektov, kot so skupki zvezd ali galaksij, zato moramo računalnike naučiti, da to prepoznajo. Najti pa želimo tudi nenavadne objekte, ki razkrivajo novo fiziko ali nas učijo nekaj novega.

Celoten intervju je na voljo na portalu STAZnanost na povezavi: znanost.sta.si/3183408