Virtuali realybė padeda astronomams

Astronomija dažnam atrodo kaip labai romantiškas užsiėmimas – juk nedaug yra dalykų, gražesnių už žvaigždžių kupiną nakties dangų. Deja, profesionalūs astronomai retai turi laiko grožėtis nakties dangaus vaizdu, nes stebėjimai šiais laikais vykdomi daugiau ar mažiau automatizuotai, informacija atvaizduojama duomenų bazėse, o tyrimai vykdomi naudojantis skaitmeniniais ir matematiniais modeliais.

Matematika ir schematiškas duomenų atvaizdavimas dažnai padeda daug geriau susigaudyti, nei žiūrint į realų, ar bent realistišką, vaizdą, be to, tai leidžia nagrinėti tokius duomenis, kurių tiesiogiai nesimato. Nepaisant visų privalumų, esama ir trūkumų: kartais kaip tik gali būti sudėtinga suprasti daugiamačius duomenų masyvus ir atrasti ryšius tarp jų. Automatizuoti analizės įrankiai padeda ne visada, ypač jei uždavinys susijęs su vizualių ryšių ar struktūrų paieška, kurią kompiuteriai vis dar daro prasčiau, nei žmonės.

Šioje vietoje, pasirodo, gali praversti grįžimas prie to romantiško vaizdinio apie žiūrėjimą į žvaigždes. Netgi dar romantiškiau – pasivaikščioti tarp žvaigždžių. Tą padaryti leidžia virtuali realybė. Praeitų metų pabaigoje grupė mokslininkų JAV vykusioje Amerikos geomokslų draugijos konferencijoje pristatė virtualios realybės panaudojimą Gaia žvaigždžių duomenims nagrinėti.

Kai kurie ryškūs žvaigždžių srautai, palikti Paukščių Tako palydovinių galaktikų. Gaia identifikuoti žvaigždžių srautai yra gerokai mažiau ryškūs. Šaltinis: Ana Bonaca/SDSS

Gaia yra Europos kosmoso agentūros teleskopas, nuo 2013 metų pabaigos stebintis žvaigždes visame danguje. Jis labai tiksliai matuoja žvaigždžių padėtis ir jų kitimą laikui bėgant; tai leidžia nustatyti ir atstumą iki žvaigždžių, ir jų judėjimo greitį. Panašių projektų būta ir seniau, bet jie toli gražu neprilygo Gaia ambicijoms pagal duomenų kiekį: naujuoju teleskopu tikimasi sudaryti maždaug milijardo žvaigždžių trimatį žvaigždėlapį. Nors net ir milijardas žvaigždžių tėra tik apie šimtadalį Paukščių Tako žvaigždžių populiacijos, Gaia duomenys jau padėjo atrasti įvairių žvaigždžių srautų, žvaigždžių-pabėgėlių, patikslinti atstumus iki įvairių įdomių objektų ir apskritai susidaryti geresnį vaizdą apie Paukščių Tako struktūrą ir evoliuciją. Apie pirmuosius įdomesnius atradimus rašiau prieš trejus metus.

Padėties ir greičio vertės, kurias kiekvienai žvaigždei duoda Gaia stebėjimai, iš viso sudaro šešių parametrų rinkinį, nes ir padėtis, ir greitis turi po tris nepriklausomas komponentes, atitinkančias tris erdvės dimensijas. Žvaigždžių srautas – kartu judančių objektų grupė – apibrėžiamas pagal padėties ir greičio panašumą. Atvaizduoti šešių dimensijų duomenų rinkinį nei dvimačiame kompiuterio ekrane ar popieriaus lape, nei netgi trimatėje erdvėje neįmanoma, o ir vizualizuoti šešių dimensijų mes nepajėgiame. Iš kitos pusės, kasdieniame gyvenime visą laiką susiduriame su tokiais pat šešiamačiais duomenimis – įvairių objektų buvimo vieta ir judėjimo greičiu. Mūsų smegenys evoliuciškai prisitaikiusios judėti tarp kitų žmonių, gyvūnų ar daiktų. Tad kodėl nepabandžius taip pat pažiūrėti ir į žvaigždžių duomenis?

Vėlgi, žiūrėti į realias žvaigždes nepakanka. Mes esame per maži, o jos – per toli ir juda per lėtai, kad ką nors suprastume. Bet virtuali realybė leidžia pakeisti perspektyvą. Panaudoję programą PointCloudsVR, leidžiančią atvaizduoti bet kokius taškų rinkinius trimatėje erdvėje, mokslininkai atkūrė Gaia išmatuotas keturių milijonų žvaigždžių padėtis ir jų judėjimą. Programos vaizdo nuotrauką (žr. žemiau) gal ir neatrodo labai aiški, bet išbandę ją tyrėjai teigia, kad vaizdas tampa intuityviai suprantamas.

PointCloudsVR, atvaizduojančios Gaia duomenis, nuotrauka. Šaltinis: PointCloudsVR user manual

Žvalgydamiesi po virtualias žvaigždes, tyrėjai teigia atradę keletą naujų grupių, kurios anksčiau nebuvo identifikuotos, bei apjungę kai kurias grupes į didesnes. Taip pat kai kurios žvaigždės, atrodo, yra priskirtos netinkamoms grupėms. Turint omeny, kad žvaigždžių grupės ir srautai yra labai svarbūs Paukščių Tako komponentai, daug pasakantys apie Galaktikos istoriją, šie atradimai gali būti tikrai reikšmingi. Žinoma, vien „atrodymas“ nėra pakankamas pagrindas priimti naują duomenų interpretaciją, tad reikės palaukti nuodugnios analizės. Kol kas rezultatai nėra publikuoti.

Dviejų palydovų susijungimo orbitoje konceptuali iliustracija. Tokioms misijoms taip pat gali labai padėti virtuali realybė. Šaltinis: Northrop Grumman

Gaia žvaigždžių duomenų analizė – toli gražu ne vienintelis virtualios realybės panaudojimas astronomijoje. Šį sausį tie patys mokslininkai Amerikos astronomų sąjungos susitikime pasakojo apie protoplanetinių diskų paiešką prie jaunų žvaigždžių, kuriai taip pat pasitelkė virtualią realybę, kad identifikuotų žvaigždžių priklausomybę tam tikroms grupėms. Dar prieš keletą metų NASA darbuotojai planavo virtualios bei papildytos realybės taikymus įvairių prietaisų gamybai bei Žemės magnetosferos vizualizacijai ir tyrimams. Šiuo metu vystomi metodai, kaip virtuali realybė galėtų padėti planuojant palydovų misijas, skirtas susijungti su kitais palydovais remontui, darbo prailginimui ar deorbitavimui. Aišku, nebūtinai visi planai virs realybe, bet virtualios ir papildytos realybės taikymai plečiasi. Nenustebčiau, jei po kelių dešimtmečių būtent tokie – didelių mokslo agentūrų – išrasti panaudojimo būdai padės pagrindą ir VR paplitimui visuomenėje, panašiai kaip buvo su internetu.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *