Vojtěch Partík vystudoval obor Astronomie a astrofyzika na Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty UK. V roce 2024 obhájil magisterskou práci „Exploring galaxy evolution in the Virgo cluster“. Momentálně pokračuje v rámci doktorského studia a zaměřuje se na radiovou astronomii, galaxie a vliv prostředí na jejich vývoj. Zároveň je autorem portálu Astro.cz České astronomické společnosti.
Loni v létě se Vojtěch Partík zúčastnil Letní školy LERU na Kodaňské univerzitě. LERU (League of European Research Universities) je uskupení předních evropských výzkumných univerzit, jejíchž 23 členů se podílí na podpoře primárního výzkumu, inovačních procesů a na rozvoji politik. Univerzita Karlova je členem přidružené skupiny Central European Universities (CE7), která spojuje sedm středoevropských univerzit v úzké spolupráci s LERU.
Každoroční letní škola LERU Doctoral Summer School je mezinárodní, mezikulturní a mezioborové setkání nadaných mladých lidí, které představuje podnětnou vzdělávací zkušenost. Účastníky jsou doktorandi z univerzit LERU, kteří jsou vybíráni na základě celouniverzitní soutěže. V létě se 54 doktorandů z členských univerzit LERU a univerzit CE7 sešlo na Kodaňské univerzitě. Téma letošní letní školy znělo „Umělá inteligence napříč univerzitními obory – perspektivy a praktické zkušenosti“. Cílem bylo vybavit doktorandy z široké škály oborů jak teoretickými poznatky o umělé inteligenci včetně etických a právních důsledků, tak praktickými zkušenostmi v oblastech souvisejících s jejich vlastním výzkumem.
Během dopoledních částí programu přednášeli akademici z Kodaňské univerzity o široké škále témat týkajících se umělé inteligence, jako jsou jazykové modely, právní a politické výzvy a role umělé inteligence ve vědě. Odpoledne pracovali doktorandi na skupinových projektech využívajících AI a nástroje datové vědy. „Ponaučení z této letní školy by mělo být myslet ve velkém a využívat AI, ale bez senzace – jako nástroj ke zkvalitnění výzkumu a aplikovat ji v praxi pro dobro lidstva“, uvádí pozvánka na akci.
O svoji bezprostřední reflexi z letní školy LERU se Vojtěch Partík podělil u příležitosti rozhovoru s UK Forum:
Byl to naprosto skvělý zážitek. Bylo to teda docela obecné, jak tam byli studenti ze všech možných disciplín (fyzika, astrofyzika, medicína, právo, humanita atd.) ale troufnu si říct, že jsem se tam něco naučil. Ani ne specifické praktiky a přístupy, ale spíš, jak celkově přistupovat k problému práci s AI a všech možných úskalí, které to přináší. Moc jsem si to užil a myslím, že jsem udělal docela dobrou vizitku Karlovce :)
Líbilo se mi také, jak to bylo pojaté – nebylo to nutně zaměřené na nějakou jednu konkrétní věc. Ano, ta jedna věc byla umělá inteligence, ale nebylo to zaměřené na konkrétní obor nebo vědní oblast. Byla tam obrovská rozmanitost zaměření, byli tam lékaři, právníci, archeologové – i dva astronomové (smích). Byli tam prostě lidé ze všech sociálních vrstev, mladí i starší. Je těžké udělat takovouto letní školu pro takto rozmanitou sortu lidí, která nemá úplně společnou věc – kromě, že se chtějí naučit něco nového. Přednášky zahrnovaly věci jako co to vlastně je AI a jak se vyvíjela v minulosti až po právní aspekty umělé inteligence v rámci Evropy a světa.
Co se týče praktické části, jel jsem tam se svým projektem, který má plán vytvořit AI model schopný extrahovat zdroje z rádiových dat. Dostat slabá data – nějaký signál – ze šumu je dlouhodobý problém. A napadlo mě tedy, že by to mohl dělat nějaký AI model. S tím jsem tam jel. Nepřivezl jsem si nějaký jeden explicitní nebo jasně daný postup, který bych už teď využil – to asi ani není možné na akci tohoto typu. Odnesl jsem si však určitou mentalitu, jak k tomu přistupovat, což mi přijde, že je stejně důležité – tu jsem v závěrečné prezentaci shrnul jako „Don’t let the AI do the thinking. Do the thinking yourself“ (Nenechte AI za vás přemýšlet. Přemýšlejte sami.). Je to stejné jako v minulosti, když vznikla kalkulačka nebo počítač. Ano, bylo to něco nového, lidem to „bralo práci“, ale je to nějaký nástroj a dnes si svět bez počítače nebo kalkulačky nedokážeme představit. A myslím, že do jisté míry to bude stejné s umělou inteligencí – je to prostě nástroj. Musíme se ji naučit zodpovědně používat a nenechat ji, aby přemýšlela za nás. Samozřejmě mám také spoustu kamarádů a spolužáků, vzdělaných lidí, fyziků nebo právníků, kterých se na něco zeptám a oni – jo, počkej, já se zeptám ChatGPT. Takhle by to být nemělo. AI je fajn na určité úkoly jako programování nebo brainstorming, ale nemůže za vás dělat to přemýšlení.
Přijde mi, že všude, kam přicházím – na letní školy, ať už v Kodani nebo na nedávné letní škole Jamese Webba (ano, toho vesmírného dalekohledu) v Polsku –, tak potkávám skvělé lidi. Věřím, že ti, které jsem tam potkal, jsou budoucí elita Evropy. A není to vůbec poznat – když se s nimi bavíte, jsou neuvěřitelně skromní, milí a skutečně geniální. To mě na tom nadchlo asi nejvíc – ti lidé. Jak už ti kolegové studenti, tak i ti organizátoři byli všichni hrozně nápomocní a zkrátka úplně zlatí.
Pohovořili jsme ovšem i o jeho vlastním výzkumu dalekých galaxií, metodách měření přes kosmické vzdálenosti a jeho plánech do budoucna.
Kupa galaxií v Panně, vzdálená 60 milionů světelných let, obsahuje více než tisíc galaxií. Astronom Charles Messier, který v 18. století do svého katalogu vesmírných objektů zařadil i šestnáct galaxií této kupy, ji popisoval jako kupu mlhovin. Dnes již víme, že jde o kupu galaxií. Naše poznání se ovšem zpřesňuje dodnes, a přispívá k němu i Vojtěch Partík – svým měřením emisí vodíku, jímž lze i na nepředstavitelně velkou vzdálenost získat docela přesnou představu o aktivitě jednotlivých galaxií.
Na vaší diplomové práci, zabývající se emisemi vodíku galaxií v Panně, je fascinující, jak precizní měření neuvěřitelně drobných atomárních částic můžeme aplikovat na jedny z nejmasivnějších struktur našeho vesmíru. Propojují se tak dvě naprosto extrémní měřítka…
Přesně v tom je astronomie tak půvabná a krásná, že musí brát v potaz všechny obory fyziky jako takové; od mikročástic, od kvantové mechaniky až po kosmologické škály, jako jsou galaxie, kupy galaxií a další struktury.
Mohl byste pro zcela laického čtenáře shrnout gros své práce?
Galaxie jsou neuvěřitelně různorodé. A galaxií, podobně jako lidí, je nesčetně druhů. Nejsou to jen takové ty klasické „větrníky“ jako Andromeda nebo naše Mléčná dráha. Kromě tvaru a uskupení je lze také rozdělit na v zásadě „živé“ a „mrtvé“ – a s tím, jestli je galaxie živá nebo mrtvá, silně souvisí právě to, jestli má ten neutrální vodík, nebo ne. To je proto, že neutrální vodík nepřímo podporuje tvorbu nových hvězd, a galaxii, kde k tomu tak dochází, pokládáme za „živou“. Vliv vodíku je tedy velice důležitý pro vývoj galaxií a my se snažíme studovat procesy, které ho mohou ovlivnit. Vznik hvězd pochopitelně trvá neuvěřitelně dlouho a pro lidský život je to naprosto nepostřehnutelný proces. Není možné sledovat jen jednu galaxii a zkoumat ji třeba dvacet let, protože za tu dobu se tam skoro nic nezmění. Naopak se musíme dívat na velké množství galaxií po celém vesmíru, porovnávat je a stavět tak časovou osu jejich vývoje.
To mě vede k otázce – v jaké fázi vesmíru se obecně nacházíme i jako lidstvo? Známý Fermiho paradox se zamýšlí, jestli nejsme náhodou jedna z vůbec prvních civilizací, která se ve vesmíru dostala na takovouto úroveň, nebo jestli jich naopak už „stihlo“ mnoho vymřít. Co se tedy týče galaxií, máte nějakou představu o poměru těch „živých“ a těch „mrtvých“? Existuje kupříkladu nějaká časová osa, nějaké predikce do budoucnosti, nebo ohled z minulosti?
Na to není lehké odpovědět. Můžu aspoň prozradit, v jaké fázi vývoje vesmíru se nyní nacházíme. To se dá odhadnout z grafu nazvaného Madau plot (příp. Lilly-Madau plot), který ukazuje, v jaké míře tvořily galaxie hvězdy od počátku vesmíru doteď. Ukazuje, že „vrchol“ tvorby hvězd – kterému se říká „kosmické poledne“ – je již za námi. My se nyní nacházíme v jakémsi „pozdním odpoledni“, kdy tvorba hvězd už ustává. V prvních galaxiích docházelo k rychlejší tvorbě hvězd, které pak mnohé vzápětí explodovaly v mohutných supernovách. Společně tak vytvářely intenzivní záření, které mohlo jakékoliv počátky forem života rychle zničit.
Trochu paradoxně to pak možná znamená, že by život mohl upřednostňovat mrtvé galaxie, které jsou klidnější a obsahuji složitější prvky, ze kterých může vznikat. Na druhou stranu vesmír je obrovský a nepředvídatelný, a z první ruky víme, že v živé galaxii, jako je ta naše, život již vznikl.
Teď jste v průběhu doktorského studia. Co je vaše aktuální doktorské téma?
Navazuji na magisterskou práci; v podstatě se snažím zkoumat, jak se vyvíjejí galaxie na základě rádiových pozorování neutrálního vodíku. V magisterské práci jsem se zaměřili na kupu galaxii v Panně, kde, podobně jako v jiných kupách, se nachází obrovské množství galaxií – v tomto případě přibližně dva tisíce. Navíc mohou být vyplněny mezigalaktickým médiem, který na prolétávající galaxie působí jako vítr a odfoukává jejich obsah neutrálního vodíku. Je to trochu jako žít ve městě, kde je spousta lidí, hluk, stále nějaké vjemy a občas do vás na ulici někdo vrazí.
Nyní používám ta stejná data, s tím rozdílem, že zaměřuji na oblast za kupou v Panně, kde galaxie tvoří menší skupinky – groups. Zde je prostředí mnohem klidnější a na stejném objemu jako kupa se typicky nachází jen pár větších a několik desítek menších galaxií. To je trochu jako žít na vesnici, kde je na ulici jenom pár lidí a obecně větší klid. Obě prostředí jsou zásadně odlišná a lze v nich zkoumat různé fyzikální procesy a efekty ovlivňující neutrální vodík.
Neutrální vodík, jako proton a elektron, hvězdy ale přímo nevytváří. Když se však dostatečně zchladí, může z něj vzniknout molekula H2, a z ní pak vznikají hvězdy. Neutrální vodík tak funguje jako rezervoár paliva pro vznik nových hvězd a jakmile galaxie o svůj vodík nějak přijde, brzy přestane tvořit nové hvězdy.
Jakým způsobem vaše měření probíhá? Jak vůbec můžeme odsud, ze Země, na vzdálenost miliard kilometrů měřit ty vůbec nejnepatrnější částice?
To je popravdě docela fascinující. Jde především o takzvaný spin. Jak se říká, „představte si, že to je kulička, která se otáčí, akorát že to není kulička a neotáčí se“. Spiny protonu a elektronu vodíku mohou buď směřovat stejným směrem, nebo proti sobě. A když se ty směry „prohodí“, vznikne malinký rozdíl energií, který se vyzáří v podobě fotonu. Tento foton má pak vlnovou délku 21 centimetrů – v oblasti rádiových vln. A když je těchto atomů na jednom místě opravdu hodně, kupříkladu právě v galaxiích – klidně v řádu miliard hmotností našeho Slunce – tak je hodně i těchto emisí. Ty fotony samozřejmě letí všemi směry – a některé z nich zamíří směrem k Zemi. A my jsme pak schopni je pomocí velkých radioteleskopů detekovat.
To měření se tedy zobrazuje jako spektrum vlnění?
Emisní čára, kterou sledujeme, má přesně danou frekvenci či vlnovou délku. Jelikož se ale celý vesmír rozpíná a všechno se od nás vzdaluje, my v tom spektru vidíme posun (tzv. red-shift) a dokážeme tak přesně změřit, jak rychle se od nás daný objekt, například galaxie, vzdaluje. Navíc díky tomuto posunu můžeme „odstínit“ emisi naší vlastní galaxie, která by jinak, jelikož je tak blízko, zcela přehlušila jakýkoli signál z vesmíru.
Když jste zmínil radioteleskopy, ihned mi naskočila taková ta řada obrovských „talířů“ v poušti…
Ano, to je Very Large Array v Novém Mexiku. Právě tam bych měl letos jet na další letní školu.
S jakými přístroji konkrétně spolupracujete, z jakých čerpáte data? A jak vůbec probíhá mezistátní, globální spolupráce?
Já pracuji s daty z observatoře Arecibo v Portoriku, která měla víc než půlstoletí největší radioteleskop na světě o průměru 300 metrů. Před šesti lety se ale zbortil a dnes je jediný srovnatelný „single dish“ pětisetmetrový radioteleskop FAST v Číně. Všechny ostatní single dish mají 100 metrů a méně, ale kromě nich můžeme použít i tzv. array dalekohledy, tedy skupiny menších dalekohledů spojených dohromady. Ty jsou schopné pozorovat ve velice dobrém rozlišení, ale za cenu menší citlivosti (na tomto principu funguje i síť Event Horizon Telescope, proslulá svým zobrazením černé díry M87* z roku 2019, pozn. red.). Na ten čínský teleskop jsem psal žádost na pozorovací čas, ale nakonec nám to kvůli technikálii pro tento rok zamítli. Máme také poslanou žádost právě na ten americký VLA. Obvykle to funguje tak, že tam můžeme případně i vycestovat, abychom měřili osobně, anebo můžeme zažádat, aby pozorování provedli za nás, což je většinou pohodlnější. Samozřejmě si musíme všechno vypočítat a připravit pozorovací plán sami, ale data nám pak pošlou. Letos takto pojedu osobně pozorovat do Španělska do pohoří Sierra Nevada na 30metrový radioteleskop IRAM.
Jste také autorem na portálu Astro.cz.
Ano, už skoro rok zveřejňuji články založené na překladech tiskových zpráv Evropské jižní observatoře (ESO). Překládám a adaptuji je v lehce zjednodušeném formátu pro lepší čitelnost, a vyvěšuji je na Astro, které má větší českou čtenářskou základnu.
Máte nějaké další aktivity – kupříkladu popularizaci?
Zatím jsem měl popularizačních přednášek jen pár. Jednu jsem uspořádal pro svoje kamarády z práv a jednu jsem měl v rámci série „hospodských“ přednášek o astronomii Astronomy on Tap, které organizují na fakultě moji spolužáci. Tato setkání jsou otevřená široké veřejnosti a kdokoliv s jakýmkoliv backgroundem může přijít a dozvědět se něco nového. A samozřejmě platí to, že nejlepší otázky na astronomii padají právě tam, spíše než na nějaké konferenci.
Zmínil jste i letní školu v Polsku. O co šlo?
Do Polska jsme jeli na letní školu Vesmírného dalekohledu Jamese Webba, abychom se dozvěděli, jaké má ten dalekohled přístroje, jaké objevy zatím udělal, jak vypadají jeho data a jak s nimi lze pracovat. Právě na základě těch dat z Jamese Webba se nám tam podařilo vypracovat spektrogramy rozložení energie vyzařované galaxiemi. Tyto spektrogramy nám pomáhají přiblížit informace o daných galaxiích, jako například složení, red-shift (potažmo vzdálenost), nebo historii tvorby hvězd. To jsou nezbytné věci pro studium jejich vývoje. Kromě toho jsem tam získal spoustu kontaktů na mladé vědce a další kolegy po celé Evropě.
Navíc to vypadá, že budu spolupracovat s profesorkou Katarzynou Małek z polského Národního Centra pro Jaderný Výzkum ve Varšavě na vytvoření spektrogramu jedné „naší“ galaxie, kterou jsme detekovali v kupě v Panně. To je zrovna příklad zvláštního typu, tzv. ultra-difúzních galaxií, které mívají velké rozměry, podobné naší Mléčné dráze, ale jenom zlomek hvězd a svítivosti. Protože jsou tak málo jasné, začaly se více studovat teprve zhruba před deseti lety, takže toho o nich zatím příliš mnoho nevíme. Navíc se zdá, že tato galaxie, kterou studujeme, je v procesu „odfouknutí“, tedy ztráty vodíku – a nás právě zajímá, jaký vliv to může mít na její vývoj.
K novému teleskopu mám také pár otázek: jak velký posun je James Webb Space Telescope (JWST) oproti dosavadním přístrojům – nejen legendárnímu Hubblovu teleskopu, jehož je nástupcem? Lze přecenit jeho přínos, na který jsme léta čekali?
Je to samozřejmě revoluce a přecenit asi úplně nejde. Většina lidí je z „Jamese Webba“ naprosto nadšená, protože kvalita snímků, i vzdálenost na kterou je schopen dohlédnout je úžasná. To paradoxně ve výsledku vytváří i problémy, protože máme příliš mnoho dat a příliš málo astronomů, kteří by je analyzovali. Zatím však dalekohled funguje bezchybně a nachází jeden objev za druhým. Samozřejmě jsou potom i lidé, především kosmologové, kteří jsou trochu naštvaní, protože jeho objevy velmi vzdálených galaxií vzniklých krátce po vzniku vesmíru kazí naše představy o vzniku a vývoji vesmíru. Galaxie by se podle našich modelů zkrátka neměly formovat tak brzo, ale James Webb nám jasně ukázal, že to tak je. Je to skutečně převratný nástroj a přepisuje naše chápání fyziky.
A druhá – myslíte, že budete i data z tohoto přístroje využívat ve svém výzkumu?
Určitě bych rád. Dostat se k těm datům ve výsledku není tak těžké. Prakticky u všeho, co se naměří naprostou většinou astronomických přístrojů, je určitá doba, po kterou má autor toho měření nebo výzkumu k datům exkluzivní přístup – a typicky po roce už jsou přístupná veřejnosti. A pokud by nějaká taková data byla pro můj výzkum relevantní, tak myslím, že bych měl schopnost i motivaci je využít. Je to určitě možné.
Chápu tedy správně, že v tomto oboru je nezbytná přeshraniční spolupráce – někde jsou přístroje, někde je laboratoř, někde je měření, někde jsou vědci…
Určitě. Polovina lidí na našem ústavu jsou cizinci. My také neustále jezdíme někam do zahraničí, na konference, na letní školy… Každý týden si voláme s kolegou z Nového Mexika, který pracuje na VLA, můj vedoucí je z Anglie. Mezinárodní spolupráce je ve vědě naprosto nezbytná.
| Mgr. Vojtěch Partík |
| Vystudoval obor Astronomie a astrofyzika na Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty UK. V roce 2024 obhájil magisterskou práci „Exploring galaxy evolution in the Virgo cluster“. Momentálně pokračuje v rámci doktorského studia a zaměřuje se na radiovou astronomii, galaxie a vliv prostředí na jejich vývoj. Zároveň je autorem portálu Astro.cz České astronomické společnosti. |
