Az internet őt ünnepli, pedig egyedül semmire se ment volna

Az idei év legnagyobb csillagászati felfedezése az a kép, amit az Eseményhorizont Teleszkópnak sikerült elkészítenie egy fekete lyukról. Eddig ez a jelenség leginkább csak egyenletekben, hipotézisekben létezett, valóssága nem volt egyértelmű, de most kézzel fogható, azaz szemmel látható közelségbe került, sőt már neve is van.

Már hónapok óta erre készült a tudományos világ. Bár egy laikus ebből az egészből azt látja, hogy ilyen képeket ő ki szokott törölni a telefonjából, mikor a nyáresti szalonnasütést örökíti meg az utókornak, mégis csak arról van szó, hogy több évnyi kitartó munkával lefényképezték a lefényképezhetetlent, és ezzel hatalmas mérföldkövet lépett át a tudomány. Hogy ez mit is jelent pontosan a csillagászatnak és a fizikának, arról itt írtunk bővebben. 

A másnapi hírek viszont már nem csak a képről és az arról született mémekről szóltak, hanem a 29 éves Katie Boumanról, aki boldogan és meglepetten mosolyog a fotó előtt, és aki egyetlen nap alatt a reál tantárgyak és tudományok iránt érdeklődő lányok példaképe lett az egész világon.

Igazi sztártípus

Még nincs 30, de többen ismerik a nevét, mint a sajtótájékoztatón résztvevő tudósokét összesen. A Twitteren és Facebookon rengetegen gratuláltak neki, ő pedig azóta sem győzi hangsúlyozni minden lehetséges fórumon, hogy ez az egész nem egyedül az ő érdeme. A népszerűsége érthető: egy fiatal, okos és sikeres nő, aki ráadásul nem magát tolja előtérbe, hanem elismerően beszél a kollégáiról, a közösségi médiás jelenléte alapján pedig közvetlen és egyáltalán nem hasonlít arra a sztereotípiára, ahogyan a legtöbben a tudósokat elképzelik. Vagyis könnyű vele azonosulni, és könnyű őt példaképnek állítani. 

Középiskolás kora óta erre készült

Bourman édesapja a Prudue Egyetemen professzor, lánya már a középiskola alatt besegített apja egyetemének néhány kutatásába. Az Eseményhorizont Teleszkópról 2007-ben, a középiskolában hallott először, majd az iskola befejezése után a legjobb egyetemeken tanult tovább. A Michigan Egyetemen szerzett summa cum laude minősítéssel mérnöki diplomát, majd a híres Massachusettsi Műszaki Egyetemen, az MIT-n tanult tovább, ahol számítástechnikából szerzett diplomát, és itt végezte el a doktori képzését is. Dolgozott a Haystack Obszervítóriumban, majd a posztdoktori képzését a Harvardon kezdte, itt csatlakozott az Eseményhorizont Teleszkóp csapatához is.

Fekete lyukat fényképezni nem egyszerű

A fekete lyuk nem egy olyan csillagászati jelenség, amit egyszerűen le lehet fotózni egy jobb teleszkóppal. Maga az Eseményhorizont Teleszkóp sem egy darab teleszkópot jelent, hanem a világ különböző pontjain található obszervatóriumok globális hálózatát.

2017. április 5. és 14. között az EHT teleszkópjait a Tejútrendszer központjában elhelyezkedő Sagittarius A* fekete lyuk felé irányították. A fekete lyuk irányából rengeteg rádióhullám érkezik, ezek közül ki kellett szűrni azokat, amelyek valóban a Sagittarius A* közvetlen környezetéből erednek. Hogy ez sikeres legyen, a létesítmények teljes kapacitására, és irgalmatlan mennyiségű adatra volt szükség, na meg jó időre, szerencsére, és egy szuperszámítógépre, ami két évig dolgozta fel az adatokat. Ja, és egy olyan algoritmusra, aminek segítségével a sok adat, zaj és zavaró tényező közül ki lehetett hámozni azt a bizonyos képet, ami bejárta a világsajtót.

Vagyis ahhoz, hogy ez a kép elkészülhessen, elég sok részletnek kellett megfelelően működnie, ezek közül az egyik az algoritmus, amit Bouman vezetésével írt több tucatnyi mérnök. Bouman egy interjúban azt is kiemelte, hogy a kép elkészülte nem az ő érdeme, hanem nagyjából 200 tudósé. “Egyikünk sem tudta volna ezt egyedül megcsinálni. A sok különböző területről érkező, különböző hátterű ember miatt működhetett ” – mondta a CNN-nek. A meglepődős-mosolygós fotóról pedig azt mondta a BBC-nek, hogy akkor pillantották meg először az EHT képét, és alig hittek a szemüknek.

Mit csinált ő tulajdonképpen?

Vitathatatlan, hogy Bouman csapatának hatalmas szerepe volt abban, hogy a teleszkópok adataiból egy fotót jelenítsenek meg. Ha nagyon konyhanyelvre szeretnénk lefordítani, hogy mi is az, amit három éven keresztül csináltak a csapatával, akkor azt kell tudni, hogy az algoritmusok olyan előre lefektetett szabályrendszerek, amiken végighaladva problémákat lehet megoldani. Ha nagyon sarkítani szeretnénk, akkor egy ikeás szerelési útmutató is egyfajta algoritmusként értelmezhető, ahol végighalad az ember a megírt lépéseken, és ha mindegyik rendben lement , akkor a végén kap egy kész szekrényt. A matematikában és a számítástechnikában azért jóval összetettebbek ezek, de hasonló alapelven működnek.

Egy teleszkóp nem volt elég a képhez, így összesen nyolc teleszkóp adatait szállították el elemzésre, és itt olyan mennyiségű adathalomról beszélünk, amik több száz adattárolóra fértek rá. Ezek alatt sem azokat a külső adattárolókat kell érteni, amiken az emberek a nyaralós fotókat tárolják - olyan kapacitásról van szó, amilyennel nem tudnak szolgálni egyik műszaki áruházban sem, de egy sima számítógép sem tudja feldolgozni őket.

Tehát van rengeteg nyers adat, amit fel kell valahogy dolgozni, majd ellenőrizni kell azok hitelességét. Bouman és kollégái algoritmusai utóbbiban segédkeztek, ugyanis nem lehet elégszer hangsúlyozni, hogy milyen nehéz lefotózni egy olyan dolgot, amit elvileg nem lehet látni, mert nem jön ki belőle fény. Mindössze annyi kapaszkodója van a tudósoknak, hogy a fekete lyuk reagál a környezetére, és ilyenkor árnyékot vethet. Hiába állt rendelkezésükre több millió gigabájtnyi anyag, mégis voltak olyan lyukak az adatokban, amiket be kellett tölteni ahhoz, hogy sikeres legyen a projekt.

Ehhez nem egy képalkotó algoritmust írtak, hanem többet. „Szintetikus adatok felhasználásával különböző algoritmusokat használtunk, és vakon teszteltük, hogy vissza tudunk-e állítani egy képet. Nem akartunk csak egy algoritmust fejleszteni. Különbözőeket szerettünk volna, amelyek mindegyikébe különböző feltételezéseket építünk. Ha ezek mentén haladva a végeredmény mindegyiknél ugyanazt az általános szerkezetet hozza, akkor abban meg lehet bízni” - mondta a munkafolyamatról Bouman. Vagyis a szerdán bemutatott kép nem egyetlen módszer eredménye, hanem különböző algoritmusok eredményeire alapozott képek összessége, amikről már korábban is beszélt a nyilvánosságnak. 

Vincent Fish a Haystack Obszervatórium kutatója elmondta, hogy míg a projektet alapvetően sokat tapasztalt tudósok vezették és fogták össze, addig a képalkotásban számos fiatalabb szakember dolgozott. Külön kiemelte Bouman személyét, aki oszlopos tagja volt a képen dolgozó csoportnak, és ötleteivel sokat segített, hogy megszülethessen az első kép a fekete lyukról. Nagyjából három tucat emberrel dolgozott a képalkotáson. Egy videóban arról mesél a Washington Postnak, hogy amikor csatlakozott a projekthez, nem tudott sokat a fekete lyukakról, de aztán őt is magába szippantotta a tanulmányozásuk (nyilván csak képletesen). 

Katie Bouman a munkájával nem csak a tudományos történelemkönyvekbe írta be magát, és nem csak az internet sztárja, lányok példaképe és esélyegyenlőségi reklámarc lett, hanem az őszi szemesztertől a Kaliforniai Műszaki Egyetemen (Caltech) tanít majd, és egyértelmű, hogy tudományos tevékenységéről a jövőben is lesz még szó.