Před nedávnem jsme upozornili na probíhající projekt Asteroids@home, na jehož základě vznikají matematické modely planetek naší sluneční soustavy s využitím distribuovaných výpočtů. Zprostředkovaně se může do výzkumu zapojit každý vlastník počítače s připojením k internetu. Stačí si nainstalovat potřebný program.
K projektu se dnes vracíme v rozhovoru s jeho vedoucím dr. Josefem Ďurechem z Astronomického ústavu UK.
Cílem projektu Asteroids@home je získat co nejvíce modelů malých planetek naší sluneční soustavy. Co můžeme s jejich pomocí zjistit?
O těchto tělesech toho obecně víme velmi málo. Množství existujících planetek mnohonásobně převyšuje počet aktuálně dostupných modelů, což už je samo o sobě dostatečnou motivací pro jejich zkoumání. Jelikož je neznámých planetek tak velké množství, nevíme dopředu, jaké výsledky můžeme čekat. Při získání dostatečného množství modelů se nám však určitě podaří zjistit o těchto tělesech něco nového.
Druhým důvodem, proč je důležité planetky studovat, je možná hrozba srážky se Zemí. Většina planetek obíhá mezi Marsem a Jupiterem, ale některé z nich mají dráhy takové, že se mohou přiblížit k Zemi, nebo její dráhu dokonce křížit. V případě, že se někdy v budoucnu objeví planetka s výrazně nenulovou pravděpodobností srážky, budou se tím muset lidé vážně zabývat. V současnosti se začínají vyvíjet různé postupy, jak těleso odchýlit z dráhy, nebo ho úplně rozbít, ale všechny vyžadují, abychom o něm dopředu něco věděli. I když v těchto konkrétních extrémních případech bude daná planetka jistě podrobně studována i jinak než jen fotometricky, jsou data z projektu pro studium fyzikálních vlastností planetek obecně velmi důležitá.
V současnosti se také reálně zvažuje, že se blízkozemní planetky stanou zdrojem surovin, tedy že se k planetce vyšle sonda, která ji buď zpracuje na místě, nebo následně „přiveze“ na oběžnou dráhu kolem Země a začne z ní těžit vzácné kovy či vodu pro kosmonauty. I tady budou naše znalosti o planetce důležité.
Jaké informace o planetkách zjišťujete?
Snažíme se zjistit, jak která planetka vypadá. Modelujeme její tvar, rotační periodu a směr rotační osy. To lze odvodit z měření proměn jasnosti planetek v čase (fotometrie). Planetky odrážejí světlo, které na ně dopadá ze Slunce, a my jsme schopni podle jeho naměřeného množství přibližně rekonstruovat tvar planetky.
Vytvoření jednoho modelu však zabere spoustu času…
Z dostupných dat se obtížně odvozuje správná perioda rotace. Planetek, pro které data máme, je navíc několik set tisíc a výpočet modelu pro jednu planetku trvá na jednom počítači až několik dní či týden. Kromě toho ještě musíme provádět simulované výpočty, abychom zjistili, jak je naše metoda citlivá na různé náhodné i systematické chyby v datech a výběrové efekty. Data také přibývají, takže za rok či dva je potřebujeme znovu spočítat. Proto využíváme distribuované výpočty, které náš výzkum významně urychlí.
Odkud fotometrická data pocházejí?
Jde o veřejně dostupná data pocházející z archivů několika desítek světových observatoří. Na světě je mnoho dalekohledů, které dělají přehlídky oblohy s cílem nacházet nové planetky. Když je jasno, pozorují oblohu a dívají se, jestli se mezi hvězdami něco hýbe – což je právě planetka. Z naměřených poloh se počítají dráhy planetek, a navíc se jako vedlejší produkt měří i zmíněná jasnost, kterou pak využíváme ve výpočtech.
K dalekohledům se v posledním roce přidala také data z projektu Pan-STARRS, která ještě nejsou veřejně dostupná, a data z družice WISE. V budoucnu bychom do projektu chtěli ještě zahrnout data z družice Gaia, která by měla být zveřejněna příští rok.
Podnět k založení projektu vám dali členové organizace Czech National Team. Jak k tomu došlo?
Skupinu Czech National Team tvoří aktivní nadšenci, kteří věnují čas svých počítačů podobným projektům. Za tímto účelem už také poměrně dávno vznikli. Věděli, že ve světe je několik desítek různých projektů distribuovaných výpočtů, ke kterým přispívali, ale neviděli žádný český. Protože měli vazbu na Českou astronomickou společnost, vydali ve spolupráci s ní v roce 2010 výzvu, že hledají astronomický projekt, který by byl na distribuované výpočty vhodný a se kterým by mohli technicky pomoct. To se ke mně doneslo a já jsem je kontaktoval.
Zjistil jsem, že problém, který jsem do té doby řešil na výpočetním clusteru, by se na toto perfektně hodil. Výpočet periody rotace lze totiž rozdělit na několik malých úloh, ty rozeslat na jednotlivé počítače, a pak výsledky zase spojit dohromady.
Bylo náročné připravit projekt po technické stránce?
Z hlediska programování to pro nás bylo poměrně jednoduché. Využili jsme softwarového nástroje BOINC, který se k distribuovaným výpočtům ve světě používá. Program jsme zhruba půl roku testovali. Členové CNT pak ještě dlouhou dobu optimalizovali kód, aby byl rychlejší a dokázal fungovat v různých operačních systémech, tedy nejen v Linuxu, pro který byl původně určen, ale také ve Windows a dokonce i v mobilních telefonech s Androidem.
Pokud jde díky distribuovaným výpočtům vše rychleji, otevírají se tím nové kvalitativní možnosti pro celý výzkum?
Tvary planetek jsme dosud odvozovali na základě množství odraženého světla naměřeného dalekohledy. Nyní bychom do analýz chtěli zahrnout také data z měření v infračerveném oboru. Kromě toho, že planetky odrážejí světlo, vlivem Slunce se zahřívají a vyzařují teplo. My tyto dva údaje dokážeme spojit dohromady. Díky tomu vzniknou v budoucnu přesnější modely. Budeme pak znát nejen tvar a rotační stav planetek, ale i jejich velikost a přibližné vlastnosti povrchu.
Mohou se studenti Matfyzu do vašeho výzkumu planetek zapojit i jiným způsobem než jen jako „dobrovolní počtáři“?
K projektu jsme vypsali jednu diplomovou a jednu bakalářskou práci, které jsou zaměřeny astronomicky. Kromě toho je v případě zájmu možné se formou studentských projektů podílet také na technické stránce našeho výzkumu.
Mohlo by vás zajímat: