Piotr Waldemar Sybilski, mgr
Stypendium 2011/2012
20 sierpnia 2012 roku zostałem beneficjentem programu Krok w przyszłość - stypendia dla doktorantów IV edycja. Jest on współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. Więcej na ten temat:
Praca doktorska
Poprzez niekeplerowskie efekty w układach podwójnych gwiazd rozumiemy wszystkie efekty obserwowane w krzywych predkosci radialnych (RV) oraz w krzywych blasku, które nie wynikaja bezposrednio z praw Keplera. Dotyczy to miedzy innymi: efektów relatywistycznych, pływowych, Rossitera- Mclaughlina. Głównym celem projektu jest zbadanie nachylenia osi obrotu gwiazd, wchodzacych w skład układów podwójnych zacmieniowych, do orbitalnego momentu pedu (innymi słowy nachylenie spin-orbita). Wstepnie wybrana próbka liczy 30 obiektów. Ze wzgledu na trudnosci obserwacyjne, które wystepowały do tej pory jest to zjawisko słabo zbadane i oparte jedynie na kilku przykładach. W rzeczywistosci wartosci spinów wyznaczono jedynie dla trzech układów. Brakuje kompleksowego przegladu, którego rezultat miałby istotny wpływ na modele powstawania i ewolucji gwiazd, a takze planet. Jest to szczególnie istotne teraz, po odkryciu pierwszej potwierdzonej spektroskopowo planety okołopodwójnej, odkrytej przez sonde Kepler.
Jednym z pytań na które odpowie nasza praca jest to czy gwiazdy powstaja z nachylonymi osiami spin-orbita i jakiej skali to jest zjawisko. Zostanie przebadana specjalnie dobrana próbka około 30 gwiazd zacmieniowych. Ze wzgledu na specyficzna konfiguracje układów zacmieniowych gwiazd planujemy wykorzystac efekt Rossitera-McLaughlina do badania rozkładu predkosci na tarczy gwiazd. Zmiana kształtu linii widmowych spowodowana zacmieniem gwiazd moze zostac wymodelowana i posłuzyc do okreslenia inklinacji spin-orbita. Proponujemy wykorzystac autorski kod do rozdzielenia splatanych widm gwiazd wykorzystujacy metode maksimum entropii i komercyjny pakiet MEMSYS5. Uzyskane poza zacmieniem wzorce dla gwiazdy A i B zostana nastepnie uzyte do generowania modelowych punktów w zacmieniu. Uwzglednimy w modelowaniu linii widmowych makroturbulencje oraz poszerzenie cisnieniowe.
Projekt znajduje sie obecnie w fazie intensywnych symulacji i wczesnej kampanii obserwacyjnej. Kampania obserwacyjna obejmuje juz 4 tygodnie obserwacji spektroskopowych z wykorzystaniem instrumentu Giraffe/Radcliffe 1.9m w RPA oraz 4 noce obserwacji z wykorzystaniem spektrografu HARPS. Jednoczesnie prowadzone sa obserwacje fotometryczne (Projekt Solaris i teleskopy Skynet). Ponadto projekt ma zapewniony dostep do spektrografu wysokiej rozdzielczosci w Cerro Armazones, w Chile. Posiadamy takze dostep do duzych teleskopów w Chile, dzieki współpracy z dr Krzysztofem Hełminiakiem.
Wyniki badan beda na biezaco publikowane w czasopismach miedzynarodowych oraz prezentowane na konferencjach. Zebrane dane i wyznaczone parametry dotyczace kilkunastu układów podwójnych zacmieniowych zostana umieszczone w publicznie dostepnej bazie danych.
Przygotowane w trakcie trwania projektu narzedzia posłuza do kolejnych badan. Bedzie to istotny krok w kierunku lepszego rozumienia i modelowania precyzyjnych obserwacji spektroskopowych (1 m/s) i fotometrycznych układów podwójnych (1 mmag).
Postepy w przygotowaniu pracy doktorskiej
Doktorant rozpoczał studia w CAMK PAN w pazdzierniku 2008. Praca doktorska dotyczy badania niekeplerowskich efektów w układach podwójnych gwiazd. Poczatkowy temat bazujacy o precyzyjna fotometrie i chronometraz zacmien jako narzedzie poszukiwania planet okołopodwójnych został rozszerzony o dane spektroskopowe wysokiej rozdzielczosci i wpływ elipsoidalnosci, pociemnienia brzegowego i efektów relatywistycznych na krzywa predkosci radialnych.
Dotychczasowe rezultaty pracy doktorskiej zostały zebrane w dwóch publikacjach, jedna (pierwszo-autorska) juz sie ukazała w renomowanym, miedzynarodowym periodyku. Jest ona powszechnie cytowana w srodowisku branzowym. Druga praca ukazała sie w druku w ostatnich miesiacach. Szkic roboczy kolejnej publikacji jest juz prawie gotowy.
Doktorant brał czynny udział w konferencji miedzynarodowej w Yellowstone, USA, na której prezentował wyniki swoich badan (Yellowstone 2011). Ponadto spedził 4 miesiace w Australii i RPA, uruchamiajac pierwsze obserwatoria dla globalnej sieci teleskopów Projektu Solaris. Jest takze główna osoba odpowiedzialna za projektowanie i wykonanie oprogramowania dla wymienionej sieci. Wiaze sie to z kierowaniem zespołem programistów, projektowaniem nowych rozwiazan oraz ich wdrazaniem. Efekty prac mozna ogladac na stronie projektu - www.projektsolaris.pl.
Aktualnie opracowywane przez niego zagadnienia dotycza modelowania nowych zjawisk, wystepujacych w krzywych predkosci radialnych układu podwójnego, w bardzo dokładnych pomiarach spektroskopowych. Kolejne etapy pracy doktorskiej obejmuja rozwijanie oprogramowania do automatycznych obserwacji fotometrycznych, ich akwizycji, redukcji oraz analizy i modelowania.
W styczniu 2010 roku otworzony został przewód doktorski. W 2011 roku dalej prowadzi kampanie obserwacyjna z wykorzystaniem duzych teleskopów na półkuli południowej. Sa to miedzy innymi: SALT/RSS (SAAO, RPA), HARPS 3.6m (ESO, La Silla), Giraffe/Radcliffe 1.9m (SAAO, RPA), HDS/Subaru 8.2m (NAOJ, Mauna Kea).
Korzyści dla województwa, rozwój strategicznych obszarów regionu
Zaawansowane badania, na swiatowym poziomie w dziedzinie astronomii wymagaja zaawansowanego aparatu informatycznego, inzynieryjnego oraz zaplecza komputerowo-technicznego (www.projektsolaris.pl). Doktorat oraz realizowany w ramach doktoratu Projekt Solaris znajduja sie pod opieka swiatowej klasy specjalisty, dr hab. Macieja Konackiego z PAN. Gwarantuje to najwyzszy poziom badan, własciwa popularyzacje zagadnienia oraz nowe rozwiazania naukowo-techniczne(RSI 2.2).
Skala prac zwiazanych z tematyka doktoratu pozwoliła na nawiazanie i utrzymanie szerokich kontaktów ze srodowiskami nie tylko astronomicznymi, ale takze informatycznymi i inzynieryjnymi w kraju i na swiecie. Automatyczne teleskopy i akwizycja danych to specjalistyczne "know-how" i autorskie rozwiazania. Ich przeniesienie w dziedzine przemysłu i przedsiebiorczosci jest naturalna koleja rzeczy(RSI 6.1.2). Nowe programy komputerowe i algorytmy słuzace analizie danych, zarzadzaniu globalna siecia robotycznych teleskopów i przetwarzaniu sygnałów opieraja sie o uniwersalne wzory informacyjne. Przeniesienia, nawet do zdawałoby sie bardzo odległych dziedzin jak psychologia, czy modelowanie wytrzymałosci wyrobów miały juz miejsce i zakonczyły sie komercyjnym sukcesem albo sa tuz przed nim (RSI 6.2.1;6.2.2).
Obróbka i gromadzenie bardzo duzych ilosci danych wymaga stworzenia autorskich rozwiazan oraz dedykowanej sieci bazodanowej. Powstałe rozwiazania i infrastruktura sprzetowa zostana wykorzystane w celach komercyjnych, a nowe, modelowe rozwiazania zostana przeniesione do małych i srednich firm(RSI 6.2.1).
Tworzone w ramach pracy doktorskiej programy komputerowe, algorytmy analizy, filtrowania oraz modelowania danych znalazły juz zastosowanie w produktach komercyjnych. Sa to nowoczesne programy, które z powodzeniem moga konkurowac na rynku lokalnym, krajowym i miedzynarodowym.
Stworzony przez bydgoskie firmy, P.W. Unisar oraz Pracownie Usług Psychologicznych, nowy instrument badawczo-pomiarowy Wariograf 2K7 Alfa (rok wejscia na rynek 2008/2009) okazał sie duzym sukcesem rynkowym. Wykorzystuje on automatyczny system akwizycji, wizualizacji i przechowywania danych stworzony w trakcie prac przygotowawczych do doktoratu. Podobnie ma sie sytuacja z kolejna generacja, Wariografem 2K10 (2010/2011). Modelowanie i filtrowanie danych pomiarowych to dwa przykłady przeniesienia wiedzy ze sfery badan podstawowych do produktu komercyjnego. Obróbka danych fotometrycznych z układów zacmieniowych słuzy za baze w tworzonej aktualnie technice analizy głosu pod katem badania stresu. Baza klientów zainteresowana nabyciem tego produktu obejmuje firmy ochroniarskie, reklamowe, kurierskie, placówki badawcze i stale sie powieksza. Prace projektowe i czesciowe wykonanie automatyzacji teleskopu dla sieci robotycznych teleskopów to kolejny aspekt mojego doktoratu, który bezposrednio zaowocuje powstaniem nowych urzadzen. Na tym polu rozwijam współprace z Bydgoska firma Unisar, czego przykładem jest podpisana ostatnio umowa na konstrukcje robotycznego manipulatora.
Ze wzgledu na rozmach Projektu Solaris, budowe sieci pieciu automatycznych, pół-metrowych (srednica lustra) teleskopów fotometrycznych oraz wykorzystanie istniejacych instrumentów do spektroskopii i fotometrii w sposób bezposredni i posredni stworzone zostana nowe miejsca pracy. Centrum gromadzenia, analizy danych oraz kontroli, umiejscowione w Toruniu zapewni stałe miejsca pracy dla kilku osób. Wraz z pracami naukowymi i poszukiwaniem planet postepowac bedzie kampania informacyjna skierowana do szerokiego grona odbiorców. Poprzez internet, prase lokalna i krajowa oraz telewizje jest i bedzie propagowany nowoczesny projekt astronomiczny na miare długiej tradycji astronomicznej regionu. Sukces naukowy w prestizowej dziedzinie naukowej przyczyniłby sie do popularyzacji szkolnictwa wyzszego, astronomii oraz samej nauki w regionie i kraju. Szeroki dostep mediów i zwykłych uzytkowników internetu to jeden z priorytetów.
Zapotrzebowanie na nowe rozwiazania inzynieryjno-informatyczne przy tak duzym, finansowanym przez Unie Europejska projekcie, jest na tyle wysokie, iz wymusi powstanie lokalnej firmy zrzeszajacej pracowników naukowych, doktorantów i przedstawicieli lokalnego biznesu. We wrzesniu 2011 roku zakonczył sie proces powstawania takiej firmy. Jestem jednym z jej współudziałowców. Na poczatku roku 2012 planujemy wypuszczenie na rynek wersji demonstracyjnej globalnego zarzadcy sieci teleskopów. Bedzie on udostepniany jako usługa zlokalizowana w Toruniu, dla obecnych i powstajacych robotycznych obserwatoriów.