NASA, czarne dziury i mapa nieba

Jest współpracowniczką amerykańskiej agencji kosmicznej NASA, z dyplomem z fizyki, automatyki i robotyki. Szczecinianka Nikola Bukowiecka na co dzień pracuje w Centrum Badań Kosmicznych, w zespole Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki prowadzonym przez dr hab. Bzowskiego, nad projektem GLOWS. Tam tworzy systemy mapowania do wszelkich instrumentów zliczających zdarzenia na niebie. Jest to część misji kosmicznej NASA-IMAP.

Ponadto znalazła się w elitarnym gronie sześciu Polek, które w 2021 roku znacząco wyróżniły się aktywną działalnością na wielu płaszczyznach, a dzięki swojej wiedzy, umiejętnościom i osiągnięciom są inspiracją dla innych. W tym roku została także nagrodzona Magnolią Biznesu w kategorii Nauka. Nam opowiedziała m.in. o tym, dlaczego kosmos jest taki fascynujący, czy należy bać się czarnych dziur i czy istnieje życie poza Ziemią.

Dlaczego kosmos, wszechświat tak bardzo Panią fascynuje?

Jest to głównie związane z zadawaniem pytań i z poszukiwaniem na nie odpowiedzi. Czym jest wszechświat? Czym jest czas? Jak to się właściwie zaczęło? Czy możliwe jest, że się skończy? Jak te wszystkie procesy przebiegają? To są te duże pytania, na które obserwacja kosmosu może nam odpowiedzieć. Obserwując czarne dziury, promieniowanie tła kosmicznego czy rozszerzanie się galaktyk, jesteśmy o krok bliżej do odpowiedzenia sobie na te pytania. Albo czym jest grawitacja? To pytania, które trochę zahaczają o teologię, trochę o naukę. Coś na pograniczu. To motywuje wielu fizyków do szukania odpowiedzi, znalezienia prawdy. To prowadzi do takich pytań jak: Czy jesteśmy sami we wszechświecie? Jak znaleźć to inne życie? Jaka to będzie forma życia?

Wszyscy patrzymy do góry, spoglądamy na niebo. Oglądamy gwiazdy, jesteśmy zafascynowani Księżycem, za każdym razem, gdy pojawia się w pełni. Skąd u Pani takie zainteresowania, że uczyniła z nich swoją pracę?

Od najmłodszych lat interesowały mnie książki typu „Jak to zostało zrobione”. Zawsze lubiłam zadawać pytania: Dlaczego niebo jest niebieskie? Dlaczego trawa jest zielona? Dlaczego tak się dzieje? Potem przyszły gwiazdy. Zastanawiałam się czemu ta gwiazda znajduje się w tym miejscu, dlaczego ta druga mocniej świeci? I czy to jest gwiazda, czy jednak planeta? Ta ciekawość była zawsze, chociaż na samym początku chciałam studiować medycynę, być kardiochirurgiem. Większość czasu poświęcałam na naukę biologii, mimo iż w liceum byłam na profilu matematyczno-fizycznym. Na medycynę jednak się nie dostałam. Poszłam więc na fizykę i to był strzał w dziesiątkę, ponieważ po pierwszym roku, jak poznałam bardziej astrofizykę, całkowicie się w tym przedmiocie zakochałam.

Co takiego dokładnie się wydarzyło, że to uczucie względem fizyki się pojawiło?

Jedna wielka niepewność. Całkowicie mnie to zaintrygowało. Na drugim roku studiów zapytałam moją panią profesor o to jak duży jest wszechświat. Odpowiedziała mi tak: to tak jakbyś wzięła ogromne pudełko i w środku cały obserwowalny wszechświat objęła takim pudełkiem, a potem zabrała to pudełko. To mnie kompletnie rozstrzeliło na kawałki, byłam wstrząśnięta. Jak to? Co to znaczy? Jak to jest z tym czasem? To wydarzenie plus później, kiedy poznałam takie obiekty jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe, które są specyficzne i niezwykłe, to wszystko zaważyło na tym, czym się zajmuję.

A zajmuje się Pani mapowaniem nieba. Bardzo ładna nazwa, wręcz poetycka. Na czym dokładnie polega mapowanie nieba?

Pracuję jako fizyk w Centrum Badań Kosmicznych. Pracujemy przy misji NASA nazywającej się IMAP. Robimy urządzenie, które nazywa się GLOWS. Jest to rodzaj fotometru. Każdy z nas ma poszczególne zadania, moim było stworzyć system do mapowania. Co to znaczy? W momencie, w którym wysyłamy jakiś instrument w kosmos, on parzy w niebo i rejestruje zliczenia to otrzymujemy między innymi współrzędne jego położenia, to gdzie się patrzył, ilość zliczeń i jak długo się patrzył. Tyle wiemy. Jak spojrzymy do góry to widzimy niebo. Jak spojrzymy z każdego punktu na Ziemi to nad nami tworzy się kula. Mamy sferę od wewnątrz i to jest niebo. Tak jak mapa Ziemi jest sferą rzutowaną na płaską dwuwymiarową mapę tak samo możemy zrzutować niebo. W trakcie mapowania otrzymuję rozkłady prawdopodobieństwa zarejestrowanych zliczeń. Ja wiem, że tutaj wchodzi matematyka i słowo „prawdopodobieństwo” niektórych przeraża (śmiech). Małym instrumentem patrzymy w wielkie niebo, nie jesteśmy w stu procentach pewni, czy to przyszło do środka, czy z granicy tego instrumentu. Dlatego zliczenia te są opisywane funkcjami prawdopodobieństwa. Jak już zmapujemy niebo to pojawiają się struktury. Przykładowo jakbyśmy obserwowali gwiazdy to możemy zaznaczyć, gdzie te gwiazdy występują i z jaką jasnością. Kiedy kilkanaście lat temu był badany gaz wodorowy i atomy neutralne, okazało się, że naokoło Słońca znajduje się wielka wstęga, nie widziana gołym okiem. Kolejny nasz eksperyment będzie badał dokładniej granice Układu Słonecznego, strukturę tej wstęgi i wiele innych rzeczy.

Czy dzięki mapowaniu udało się odkryć coś nowego?

Poznaliśmy lepiej granice Układu Słonecznego, nadal badamy wpływy wiatru słonecznego na gaz wodorowy i obserwujemy jakie rzeczy przychodzą do nas spoza Układu Słonecznego i jak wchodzą w interakcje z naszymi obiektami. Na nowym statku, który poleci badać wspomnianą wstęgę, będziemy mieli trochę więcej instrumentów. Blisko 20 krajów bierze udział w tym eksperymencie. Zobaczymy co kolejnego odkryjemy.

Współpracuje Pani z NASA, która jest marzeniem wielu ludzi, którzy bujają myślami w kosmicznych obłokach. Czy to jest dopiero początek, a może kolejny etap tego, co jako naukowiec chciałaby Pani osiągnąć?

Dla mnie jest to dopiero początek. Prawda jest taka, że przez wcześniejsze zainteresowania medycyną trochę odstaję od innych ludzi w tym zawodzie. Fizyką zaczęłam się zajmować stosunkowo niedawno, z 4 lata temu i cały czas się uczę. Współpraca z NASA jest to coś niesamowitego, pod tym względem, że bierze się udział w projektach, które fizycznie ruszają w kosmos. Ma się przełożenie na coś fizycznego. Często w akademii jest niestety tak, że jak robi się prace magisterskie czy doktoranckie, to one trafiają na półkę. Natomiast jak się pracuje z przemysłem, to, co się robi, ma szansę zostać wykorzystane, przydać się do czegoś realnego. Z drugiej strony praca z NASA jest pracą jak z większością firm przemysłowych. NASA współpracuje z setką instytutów badawczych na całym świecie.

A chciałaby Pani zobaczyć Ziemię z drugiej strony, z perspektyw przestrzeni kosmicznej, podróży międzygwiezdnej? Jeśli tak to, dokąd by Pani poleciała?

Na stację kosmiczną na Marsie może bym poleciała, ale dalej chyba nie (śmiech). Aktualnie za długo te podróże trwają. Jednak, gdyby to było możliwe, to chciałabym polecieć na Księżyc.

Wszechświat nieustannie inspiruje artystów, pisarzy, filmowców. Oglądając kino SF może Pani w spokoju się nim cieszyć, czy przez wiedzę, którą Pani posiada analizuje to co się dzieje na ekranie i np. irytuje na brak logiki czy prawdy naukowej?

Idąc do kina na jakikolwiek film, który nie jest filmem dokumentalnym, liczę się z tym, że należy naginać rzeczywistość, po to, żeby ten film był ciekawszy czy przyjemniejszy estetycznie. Nie przeszkadzają mi niektóre nieścisłości, ale oczywiście z perspektywy fizyka, który słyszy w filmie pewne wyjaśnienia, które są trywialne, czuję się czasem znużona. Rzadko, ale zdarza się, że z tyłu głowy pojawia się czerwone światełko: Co?? Chyba już za daleko poszliście panowie. Jednak jako ogromna fanka fantastyki i SF do kina idę przede wszystkim dla przyjemności estetycznej i ciekawej opowieści.

Nie jesteśmy sami w kosmosie, co nikogo nie powinno już dziwić. Jednak wbrew zdrowemu rozsądkowi i logicznemu myśleniu, całkiem spora grupa ludzi w to wątpi.

Jest też całkiem spora grupa ludzi, która twierdzi, że Ziemia jest płaska. W naszym układzie jest tylko jedna gwiazda – Słońce. Wszystkie inne gwiazdy, które widzimy na niebie, nie należą do naszego układu, co jest może proste, ale często ludzie nie myślą o tym aktywnie patrząc w górę. Mamy Układ Słoneczny, mamy Drogę Mleczną, mamy naszą czarną dziurę, mamy naszą galaktykę. Patrzymy w górę i myślimy sobie o ilości gwiazd w kosmosie, ilości planet w naszym obserwowalnym wszechświecie i o bilionach lat świetlnych, w których oddalone są te obiekty. Trzeba mieć mało pokory, żeby stwierdzić z czystą pewnością, że nasz układ gwiezdny jest tak wyjątkowy i tak inny, że tylko tu istnieje życie. Należę do Polskiego Towarzystwa Astrobiologicznego, w którym jest dużo osób zajmujących się poszukiwaniem życia poza Ziemią i wszyscy kolektywne twierdzą, że jeżeli uda nam się w końcu odnaleźć to życie, to nie będzie ono raczej wyglądało jak nasze. Na Ziemi występują bardzo specyficzne warunki, po to, żeby wytworzyło się na niej życie. Ludzie oczywiście mogą pytać: dlaczego jeszcze tego nie znaleźliśmy. Odkrywamy czarne dziury, granice obserwowalnego Wszechświata a innego życia wciąż nie? Przyczyna tego jest taka, że my szukamy tego, co znamy. Szukamy węgla, azotu, szukamy pozostałości produktów ubocznych życia. A co, jeśli życie, które istnieje w tak ogromnym kosmosie, zróżnicowanym pod względem środowiska i ekosystemów, co, jeśli tamto życie ma zupełnie inne produkty uboczne swojego istnienia? Co, jeśli ono emituje coś czego my nie szukamy, gdyż nawet nie spodziewany się tego szukać? Szukamy tego co znamy. Nie wiemy, jak szukać tego czego nie znamy. Możemy się tylko domyślać i próbować.

A jak jest z czarnymi dziurami, które działają na naszą wyobraźnię i jednak trochę nas przerażają? Które także inspirują kino i zazwyczaj przedstawiane są jako coś mrocznego i złowrogiego? Jak w „Ukrytym wymiarze”, gdzie czarna dziura była przejściem do innego wymiaru, tutaj symbolizującego piekło. Czy faktycznie czarne dziury pochłaniają gwiazdy i inne ciała niebieskie?

Podejdę do tego trochę technicznie. Jak mamy bardzo masywną gwiazdę, która przestaje żyć, przestają w niej zachodzić rekcje termojądrowe i nie przestaje się kurczyć, to pod wpływem własnej grawitacji zapada się do punktu, który nazywamy osobliwością. Czym jest osobliwość? Tego do końca nie wiemy. Ten punkt, w którym zakrzywienie czasoprzestrzeni jest nieskończone, jest otoczony tzw. horyzontem zdarzeń. Występuje w pewnej odległości od czarnej dziury. Za każdym razem, kiedy coś zbliża się ku czarnej dziurze, tor ruchu tej cząstki zostaje zakrzywiany i ona wpada do czarnej dziury. Jak jakaś gwiazda zbliży się za blisko czarnej dziury, zostaje rozrywana, a jej szczątki zaczynają orbitować po tzw. dysku akrecyjnym. Jednak odkryliśmy coś takiego jak promieniowane Hawkinga, wiemy, że są fale grawitacyjne, wiemy, że ta energia jest w jakiś sposób odsyłana z powrotem. Czy jest to przerażające? Naturalnie, w jakimś stopniu tak, ale przykładowo: gdyby zamiast naszego Słońca pojawiła się teraz czarna dziura o masie takiej samej jak nasze Słońce, to pod względem grawitacji, przez jakiś czas by nic się nie zmieniło.

Czy ma Pani czas jeszcze na inne rzeczy?

Poza tym co robię, pracuję jeszcze w firmie Wolfram w USA, gdzie tworzymy oprogramowanie astrofizyczne. We wspomnianym wcześniej Polskim Towarzystwie Astrobiologicznym, o którym wspominałam, propagujemy biologię i astrofizykę. Dołączyłam również do rady klimatycznej, działającej przy polskim ONZ jako ekspert od wykorzystywania technologii kosmicznych do poprawy klimatycznej. Moje serduszko leży zawsze przy zwierzętach. Mam psa, któremu poświęcam sporo wolnego czasu, należę do różnych fundacji i staram się promować, a czasem organizować różne zbiórki dla zwierząt. Bardzo lubię literaturę i granie na instrumentach. W sierpniu wyjeżdżam do USA na doktorat z fizyki, na University of Rhode Island.

Będę tam w grupie badawczej, zajmującej się badaniem kwazarów i czarnych dziur. Mam nadzieję, że mając dostęp do danych będę mogła badać różne modele grawitacyjne. Marzy mi się to co każdemu fizykowi, czyli teoria wszystkiego.

Jak do Pani pracy, która też jest pasją odnoszą się bliscy?

Wszyscy mnie bardzo wspierają. Pomimo iż nie mam za wiele czasu, zawsze się staram by to moje wąskie grono bliskich znajomych było zawsze w mojej orbicie i żebyśmy zawsze mieli ze sobą kontakt.

Dziękuję za rozmowę.

 

Prestiż  
Czerwiec 2023