Piotr Waldemar Sybilski, mgr

Stypendium 2010/2011

7 grudnia 2010 roku zostałem beneficjentem programu Krok w przyszłość - stypendia dla doktorantów III edycja. Jest on współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. Więcej na ten temat:

Praca doktorska

Jednym z ważniejszych źródeł informacji dla dzisiejszej astronomii jest pomiar prędkości radialnych. Technika ta polega na zbadaniu widma poruszajacego sie obiektu i określeniu jego prędkości radialnej na podstawie efektu Dopplera, który przesuwa linie widmowe celu. Fundamentalne parametry gwiazd i innych obiektów takich jak mgławice, czy galaktyki mogą dzięki temu zostać zmierzone. Szczególne znaczenie dla naszej wiedzy o wszechświecie mają układy podwójne, zaćmieniowe gwiazd, które sa bardzo dobrym źródłem podstawowych informacji takich jak masa, promień, czy wiek. Dzięki modelowaniu takich obiektów możemy kalibrować odległości, modele ewolucji i powstawania gwiazd, a także jeszcze dokładniej badać strukturę i procesy zachodzące w samych gwiazdach jak i na ich powierzchni. Do pełnej analizy służą zazwyczaj właśnie prędkości radialne i fotometryczne krzywe blasku.

Głównym celem mojej pracy doktorskiej jest zbadanie nachylenia osi obrotu gwiazd, wchodzących w skład układów podwójnych, zaćmieniowych, do płaszczyzny orbity. Pozwoli to na weryfikacje aktualnych modeli powstawania i ewolucji układów podwójnych, a także sprawdzi w istotnej statystycznie próbce często stosowane założenie równoległości osi spinu i orbitalnego momentu pędu (kat spin-orbita). Ze względu na specyficzna konfiguracje układów zaćmieniowych planuje wykorzystać efekt Rossitera-McLaughlina (RM, Rossiter 1924, McLaughlin 1924) do badania rozkładu prędkości na tarczy gwiazd. Zmiana kształtu linii widmowych spowodowana zaćmieniem może zostać wymodelowana i posłużyć do określenia inklinacji spin-orbita.

W trakcie realizacji projektu rozwinę istniejące narzędzia i modele do precyzyjnego pomiaru prędkości radialnych w układach podwójnych. Dane spektroskopowe zostaną połączone z danymi fotometrycznymi ze zrobotyzowanych teleskopów budowanych w ramach projektu Solaris (5 teleskopów na półkuli południowej). Precyzja uzyskiwanych krzywych blasku i prędkości radialnych pozwoli na sprawdzenie efektu pływów i efektu RM jako źródeł niezależnych informacji o podstawowych parametrach gwiazd, a także na badanie efektów relatywistycznych. Rezultatem obserwacji około 30-tu układów podwójnych zaćmieniowych będzie m.in. ogólnodostępna baza danych tych układów, wraz z pełna ich analiza i wyznaczeniem podstawowych parametrów fizycznych.

Postępy w przygotowaniu pracy doktorskiej

Doktorant rozpoczął studia w CAMK PAN w październiku 2008. Kontynuuje tematykę swojej pracy magisterskiej, czyli badanie niekeplerowskich efektów w układach podwójnych gwiazd. Początkowy temat bazujący o precyzyjna fotometrie i chronometraż zaćmień jako narzędzie poszukiwania planet okołopodwójnych został rozszerzony w ostatnich miesiącach o dane spektroskopowe wysokiej rozdzielczości i wpływ elipsoidalności, pociemnienia brzegowego i efektów relatywistycznych na krzywa prędkości radialnych.

Dotychczasowe rezultaty pracy doktorskiej zostały zebrane w dwóch publikacjach, jedna (pierwszo-autorska) już się ukazała w renomowanym, międzynarodowym periodyku (Sybilski, P., Konacki, M., Kozłowski, S. 2010, MNRAS, 405, 657), a druga zostanie niedługo wysłana do druku.

Doktorant brała udział w licznych konferencjach międzynarodowych, na których prezentował wyniki swoich badan (Londyn 2007, Kijów 2008, Kraków 2009, Miami 2010).

Aktualnie opracowywane przez niego zagadnienia dotyczą modelowania nowych, interesujących zjawisk, występujących w krzywych prędkości radialnych układu podwójnego, w bardzo dokładnych pomiarach spektroskopowych. Kolejne etapy pracy doktorskiej obejmuje współtworzenie oprogramowania do automatycznych obserwacji fotometrycznych, ich akwizycji, redukcji oraz analizy i modelowania. Doktorant zajmuje sie także projektowa i techniczna strona projektu Solaris, aktualnie jest mocno zaangażowany w oddanie pierwszego, testowego, zrobotyzowanego teleskopu fotometrycznego (pierwszy z sieci pięciu instrumentów) do użytku, konstrukcje autonomicznego pawilonu obserwacyjnego/kontenera oraz przygotowanie strony internetowej dla Projektu Solaris.

W styczniu 2010 roku otworzony został przewód doktorski. W sierpniu doktorant rozpoczyna własna kampanie obserwacyjna w SAAO RPA, na która złoży sie 8 tygodni obserwacyjnych 1.9m teleskopem Radcliffe. Czas obserwacyjny na kolejna turę został juz przydzielony na koniec września 2010.

Korzyści dla województwa, rozwój strategicznych obszarów regionu

Tworzone w ramach pracy magisterskiej i rozwijane dalej przy pracy doktorskiej programy komputerowe, algorytmy analizy, filtrowania oraz modelowania danych znalazły juz zastosowanie w produktach komercyjnych. Są to nowoczesne programy, które z powodzeniem mogą konkurować na rynku lokalnym, krajowym i międzynarodowym.

Stworzony przez bydgoskie firmy, P.W. Unisar oraz Pracownie Usług Psychologicznych, nowy instrument badawczo-pomiarowy Psychogalwanometr (rok wejścia na rynek 2005) okazał sie dużym sukcesem rynkowym. Wykorzystuje on automatyczny system akwizycji, wizualizacji i przechowywania danych stworzony w trakcie prac przygotowawczych do doktoratu. Kolejny produkt Wariograf 2K7 Alfa (2008, 2009) także bazuje na technikach i programach opracowanych w ramach pracy doktorskiej. Modelowanie i filtrowanie danych pomiarowych to dwa przykłady przeniesienia wiedzy ze sfery badan podstawowych do produktu komercyjnego. Obróbka danych fotometrycznych z teleskopu służy za bazę w tworzonej aktualnie technice badania wielkości źrenicy oka oraz kierunku patrzenia. Baza klientów zainteresowana nabyciem tego produktu obejmuje firmy ochroniarskie, reklamowe, kurierskie, uniwersytety i stale sie powiększa. Analiza i obróbka głosu jako dodatek do Wariografu 2K7 Alfa jest juz zaimplementowana i przechodzi ostatnie testy przed sprzedażą. Prace projektowe i częściowe wykonanie automatyzacji teleskopu i specjalistycznego kontenera-laboratorium obserwacyjnego to kolejny aspekt mojego doktoratu, który bezpośrednio zaowocuje powstaniem nowych urządzeń.

Ze względu na rozmach Projektu Solaris, budowę sieci pięciu automatycznych, pół-metrowych (średnica lustra) teleskopów fotometrycznych oraz wykorzystanie istniejących instrumentów do spektroskopii i fotometrii w sposób bezpośredni i pośredni stworzone zostaną nowe miejsca pracy. Centrum gromadzenia, analizy danych oraz nadzoru, umiejscowione w Toruniu zapewni stałe miejsca pracy dla kilku osób. Wraz z pracami naukowymi i poszukiwaniem planet postępować będzie kampania informacyjna skierowana do szerokiego grona odbiorców. Poprzez internet, prasę lokalna i krajowa oraz telewizje jest i będzie propagowany nowoczesny projekt astronomiczny na miarę długiej tradycji astronomicznej regionu. Bardzo prawdopodobny sukces naukowy w prestiżowej dziedzinie naukowej przyczyni sie do popularyzacji szkolnictwa wyższego, astronomii oraz samej nauki w regionie i kraju. Szeroki dostęp mediów i zwykłych użytkowników internetu do wglądu w codzienna prace poprzez krótkie filmy, internetowego bloga i strony domowe mojej pracy związanej z doktoratem i Projektem Solaris to jeden z priorytetów.

Zapotrzebowanie na nowe rozwiązania inżynieryjno-informatyczne przy tak dużym, finansowanym prze Unie Europejska projekcie, jest na tyle wysokie, iż wymusi powstanie lokalnej firmy zrzeszającej pracowników naukowych, doktorantów i przedstawicieli lokalnego biznesu.

Województwo Kujawsko-Pomorskie posiada kilka wiodących placówek edukacyjno-naukowych (UMK, UKW, UTP), które mogą stanowić o sile i innowacyjności regionu. Konieczne jest przełożenie wyników naukowych na konkretne rozwiązania komercyjne co ma juz miejsce, przykładem może być stworzony z moim udziałem, Wariograf 2K7 Alfa, rezultat działania zespołu autorskiego, w którego skład wchodzą firmy z regionu oraz naukowcy. Moim zadaniem było przygotowanie oprogramowania do aparatury psychofizjologicznej, od akwizycji, po wizualizacje, i analizę danych. Zastosowanie to grupy sportowe, gabinety psychologiczne, rekrutacja i bezpieczeństwo.

Projekt Solaris jest częścią mojego doktoratu. Jest to finansowana przez UE i Polskę siec pięciu zrobotyzowanych teleskopów. Na tle komercjalizacji wyników naukowych Projekt Solaris oraz przeniesienie efektów doktoratu do sfery komercji wypadają bardzo dobrze. FPU Radosław Kisielewski, to jedno z przedsiębiorstw z którym prowadzę współprace w tym zakresie. Firma będzie mogła wprowadzić na rynek nowy produkt: automatyczne laboratorium obserwacyjne.

Firma P.W. UNISAR, Bydgoszcz, podpisała ze mną umowę na oprogramowanie do nowego urządzenia Wariograf 2K10 HRV. Urządzenie to jest przystosowane do analizy zmienności rytmu serca, w krótko i długofalowych badaniach. Dodatkowo uzyska nowoczesne i nowatorskie rozwiązania bazodanowe, które będą mogły zostać zaimplementowane w kolejnych produktach.

Z kolei Pracownia Usług Psychologicznych, Bydgoszcz, laboratorium psychologii sportu jest istotnie zainteresowane nabyciem i rozwojem urządzeń z zakresu psychologii i psychofizjologii. Firma poszerzy gamę swoich usług oraz oferowanego sprzętu poprzez integracje nowych rozwiązań z dziedziny modelowania zjawisk fizycznych i analizy danych. Rozwój i unowocześnienie pierwszej w Polsce kabiny deprywacyjnej będzie możliwy dzięki zastosowaniu zaawansowanej analizy głosu oraz precyzyjnego sprzężenia wizualizacji z pomiarem parametrów z obwodu ciała (biofeedback).