Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Gwiazda wśród gwiazd

obrazek: fot.Andrzej Romański]
fot. Andrzej Romański

Z dr Agatą Karską, astronomką, kierowniczką nagrodzonego niedawno przez Fundację na Rzecz Nauki Polskiej projektu First TEAM, laureatką nagrody Gwiazda Umiędzynarodowienia, pełnomocniczką dziekana Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej ds. umiędzynarodowienia, rozmawia Winicjusz Schulz

Cieszymy się, że takie wyróżnienie spotkało naszą redakcyjną koleżankę – gratulacje!

– Bardzo dziękuję! Pisanie artykułów popularnonaukowych to naprawdę dobra szkoła przed pisaniem wniosków grantowych ocenianych przez interdyscyplinarne panele ekspertów. Myślę, że wśród naukowców wzrasta też świadomość tego, że promowanie wyników swoich badań przekłada się na ich znaczenie – dla danej dziedziny nauki, ale też dla społeczeństwa. Liczba publikacji rośnie lawinowo i, aby trud naszej często wieloletniej pracy nie zaginął w odmętach Internetu, warto poświęcić ten jeden-dwa dni na działania promocyjne. Pozytywne efekty takiej inwestycji widziałam wielokrotnie w zeszłym roku, gdy jako pełnomocnik dziekana ds. promocji włączałam w tego rodzaju aktywność koleżanki i kolegów z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Myślę, że każdy z nas „rośnie”, widząc entuzjazm innych osób w stosunku do wyników naszej pracy.

Z Twoim First TEAM-em wyruszysz w odległe zakątki Wszechświata. Badania mają dotyczyć powstawania gwiazd? Jakich, gdzie?

– Z punktu widzenia astronomów te zakątki są całkiem bliskie, ponieważ będę badać obszary formowania się gwiazd, które znajdują się na obrzeżach naszej własnej Galaktyki. Jednak dotychczasowe badania skupiały się na naprawdę bliskich obiektach, w odległościach do 1500 lat świetlnych – 3 razy bliższych niż najbliższe z wybranych przeze mnie obszarów. Wynikało to z ograniczeń instrumentalnych, które uniemożliwiały identyfikację i charakteryzację obiektów na większych odległościach. Choć wybrane przeze mnie obłoki molekularne tworzące gwiazdy nie są daleko z punktu widzenia astronomów, to mogą się okazać kluczowe do zrozumienia powstawania gwiazd w zdecydowanie bardziej odległych rejonach Wszechświata. Warunki fizyko-chemiczne panujące w zewnętrznych obszarach Drogi Mlecznej przypominają te, w których powstawały gwiazdy we wczesnym Wszechświecie.

Czy poznawszy zasady powstawania gwiazd w jednym zakątku Wszechświata można przyjąć założenie, że w innych zakątkach działo się to i dzieje się podobnie?

– Mogłaby to być nasza robocza hipoteza, gdyby nie fakt, że mamy namacalne dowody na wpływ środowiska na procesy powstawania gwiazd. Obserwacje Obłoków Magellana – najbliższych Ziemi galaktyk, w których powstają gwiazdy – pokazują, że globalne własności pyłu i gazu różnią się od tych w naszej Galaktyce. W obszarach o niższej zawartości metali mamy do czynienia z mniejszymi obfitościami molekuł, które mają kolosalne znaczenie dla procesów fizycznych towarzyszącym powstawaniu gwiazd. W efekcie liczba gwiazd w układach wielokrotnych oraz masy poszczególnych gwiazd mogą się znacząco różnić.

Spróbujmy nie-astronomom opisać Wasze metody badawcze. Jak chcecie śledzić proces powstawania gwiazd tysiące lat świetlnych od Ziemi?

– Cała astronomia posługuje się metodami pośrednimi. W pierwszym kroku analizujemy światło docierające od obiektów astronomicznych na Ziemię, a następnie staramy się porównać nasze wyniki do modeli. W przypadku gwiazd „w wieku przedszkolnym”, które są przedmiotem moich badań, tak naprawdę głównie badamy własności otaczających je obłoków materii - ich skład chemiczny i własności fizyczne (temperaturę, gęstość, promieniowanie ultrafioletowe). Możemy to zrobić z wykorzystaniem metod spektroskopowych na falach dłuższych niż światło widzialne, które bardzo szybko jest pochłaniane przez pył. Atomy, molekuły i jony znajdujące się w obłokach są albo źródłem emisji, albo absorpcji na bardzo konkretnych długościach fal. Obecność, kształt i jasność linii widmowych od poszczególnych związków dostarcza informacji o procesach fizycznych i chemicznych w danym ośrodku. Analizując młode gwiazdy w różnych obszarach i w różnym wieku, możemy wyczytać wpływ środowiska oraz ewolucji na procesy powstawania gwiazd.

Po jakie narzędzia będziecie sięgać? Są na tyle precyzyjne, by dać odpowiednie efekty?

– Naszym głównym narzędziem badawczym będą molekuły: od wodoru molekularnego, pary wodnej, tlenku węgla, po zdecydowanie bardziej skomplikowany metanol i inne związki organiczne. Ale pewnie chciałeś zapytać o teleskopy? Najcięższy etap już za nami, bo interesujące obszary zidentyfikowaliśmy w ramach międzynarodowego zespołu z wykorzystaniem najbardziej precyzyjnego teleskopu w dalekiej podczerwieni – Herschela. Teraz czas na pojedyncze obiekty, które obserwujemy przy użyciu największych teleskopów naziemnych – mają one wystarczającą czułość i zdolność rozdzielania szczegółów na potrzeby projektu.

Gdzie będą prowadzone badania? Chyba nie tylko w podtoruńskich Piwnicach?

– Większość obserwacji jest lub będzie wykonywana w Chile w Europejskim Obserwatorium Południowym, którego współwłaścicielem jest również Polska. W tym tygodniu udało się ukończyć obserwacje dwóch zgrupowań gwiazd (razem ponad 100 obiektów) teleskopem o średnicy 8 metrów działającym w zakresie bliskiej podczerwieni. Całość obserwacji była wykonywana zdalnie, przez astronomów pracujących na co dzień w obserwatorium i przesłana przez Internet do Torunia. Te konkretne obserwacje umożliwiają odnalezienie miejsc wyrzutów dżetów materii z młodych gwiazd oraz wyznaczenia tempa akumulacji masy. Z kolei obserwacje przy użyciu sieci 66 anten ALMA, przypominających z wyglądu nasz toruński radioteleskop, wykorzystujemy do obliczeń całkowitej masy dysków wokół gwiazd oraz złożoności chemicznej tych obszarów. W projekcie przewidziałam również zadanie dla naszego radioteleskopu – będzie poszukiwał oznak wyrzutów dżetów poprzez detekcję maserów wody na bardzo dużych obszarach, które w dalszym etapie będziemy opisywać przy użyciu sieci anten.

I znów pytanie laika: ta wiedza, którą chcecie pozyskać, czym zaowocuje dla przeciętnego ... Ziemianina?

– Przybliżamy się do zrozumienia, w jaki sposób powstało Słońce oraz nasz układ planetarny, w szczególności najbliższy naszemu sercu obiekt kosmiczny – Ziemia. Jak to się stało, że właśnie tutaj powstały złożone związki organiczne, a nawet życie? Jak typowa jest nasza gwiazda oraz planeta w naszej galaktyce, a nawet w całym Wszechświecie? Myślę, że są to pytania o nasze początki, które od zawsze fascynują ludzi i racjonalne metody poznania wprowadzają równowagę do bardziej mitycznych opisów pochodzenia świata. Poza aspektem czysto poznawczym projekt może zaowocować również bardziej namacalnym rozwojem technologii, ponieważ rozwijam go we współpracy z dwoma polskimi firmami z przemysłu kosmicznego.

Jesteś liderką zespołu, a co z TEAM-em? Już gotowy?

– Aktualnie mam ogromną przyjemność pracować z bardzo zmotywowanymi studentami astronomii – pięcioma magistrantami oraz jednym licencjatem (trzy dziewczyny i trzech chłopaków) oraz z jedną doktorantką, która formalnie podjęła studia doktoranckie w Krakowie i jestem jej promotorką pomocniczą. W marcu dołączy do nas dr Maciej Koprowski, który studia, doktorat oraz staż podoktorski ukończył na brytyjskich uniwersytetach i ma bardzo cenne dla nas doświadczenie w obserwacjach pozagalaktycznych. W tym samym czasie rozpoczną pracę również dwie doktorantki. Mgr Alya Azman jest Malezyjką z ogromnym doświadczeniem międzynarodowym – licencjat uzyskała na Hawajach, a magisterium na Uniwersytecie w Bonn w Niemczech. Z kolei mgr Le Ngan pochodzi z Wietnamu, gdzie ukończyła studia na uniwersytecie francusko-wietnamskim i odbyła staże w Korei Południowej i w Paryżu – m.in. u moich współpracowników. Do drużyny dołącza również dr Marcin Gawroński z naszego Centrum Astronomii w charakterze eksperta z radioastronomii.

To zapewne ciekawe doświadczenie – tworzenie takiego międzynarodowego zespołu. Jak wygląda to od ... kuchni? Młodzi badacze zgłaszają się do Ciebie, Ty wysyłasz zaproszenia? Jak weryfikujesz kwalifikacje, kompetencje takich osób?

– Procedura była trzyetapowa. W pierwszej kolejności ogłoszenie o pracy w projekcie rozesłałam do współpracowników w Polsce i za granicą, do internetowych newsletterów z branży oraz umieściłam na portalu Euraxess i dedykowanych stronach Europejskiego i Polskiego Towarzystwa Astronomicznego. Moi współpracownicy rozsyłali później zaproszenia w swoich krajach (m.in. we Francji i w Hiszpanii), a także przekazywali młodszym członkom zespołu. W ciągu dwóch miesięcy otrzymałam drogą e-mailową zgłoszenia od 20 kandydatów, od których wymagałam listu motywacyjnego, CV z listą publikacji oraz listów rekomendacyjnych. Po weryfikacji zgłoszeń przez trzyosobową komisję, w której skład wchodził, oprócz mnie, dyrektor Centrum Astronomii prof. Michał Hanasz oraz prodziekan ds. kształcenia i badań naukowych prof. Winicjusz Drozdowski, wybraliśmy kilka osób do każdego z oferowanych stanowisk, z którymi przeprowadziliśmy rozmowy przez Internet. Na tym właściwie historia mogłaby się zakończyć, ale okazało się, że mam troje świetnych kandydatów na doktorat, a miejsca tylko dwa. W tym momencie do pomocy wkroczyli moi studenci, którzy przeprowadzili ponownie rozmowy z kandydatami na doktorantów – już bez mojego udziału. Nikogo zapewne nie zdziwi, że te rozmowy trwały o wiele dłużej i okazały się nieocenionym źródłem wiedzy o kandydatach (dla mnie) i o nas (dla kandydatów). Ten ostatni etap jednoznacznie wskazał dwie osoby, które są najbardziej zmotywowane naukowo i chętne do podjęcia wyzwania przyjazdu do Torunia i pracy w naszym zespole.

A co z dopasowaniem zespołu pod względem kulturowym, mentalnym, emocjonalnym? A może nie ma to aż tak wielkiego znaczenia?

– Ma to kolosalne znaczenie! Przy czym zarówno moje doświadczenia pracy w zespołach międzynarodowych, jak i solidne badania naukowe na ten temat jednoznacznie pokazują, że różnorodność jest wartością dodaną. Najbardziej produktywne są zespoły, których członkowie posiadają uzupełniające się kompetencje „twarde” oraz tzw. style społeczne, opisujące system wartości oraz sposoby / tempo komunikacji. Mój aktualny zespół jest fantastycznie zintegrowany, do czego przyczyniły się m.in. wspólne wyjazdy naukowe i regularne spotkania grupy. Włączenie studentów do procesu rekrutacji nowych członków zespołu daje mi nadzieję, że powiększenie zespołu przebiegnie harmonijnie i że będę mogła liczyć na ich pomoc na etapie wdrażania nowych osób do pracy w Polsce.

Twój TEAM może także liczyć na wsparcie doświadczonych naukowców. Czyje?

– Astronomia jest być może najbardziej międzynarodową z nauk, ponieważ z jednej strony astronomów jest stosunkowo niewielu, a z drugiej potrzebujemy do pracy niesamowicie kosztownego sprzętu – umiejętności współpracy są niezbędne! Do mojego projektu włączyłam kilkoro współpracowników spoza Polski. Dr Marta Sewiło pracuje w NASA Goddard i była liderką zespołu, który zidentyfikował nowe obszary powstawania gwiazd przy użyciu Herschela. Dr Lars Kristensen z Uniwersytetu w Kopenhadze jest od lat moim najbliższym współpracownikiem, a jednocześnie twórcą modeli opisujących emisję wodoru molekularnego w dżetach, które wykorzystamy w projekcie. Dr William Ficher ze Space Telescope Science Institute w USA – instytutu zarządzającego teleskopem Hubble’a a niedługo jego następcy, Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba, podzielił się ze mną obserwacjami z teleskopu NASA IRTF i jest nieocenionym źródłem wiedzy o Webbie, o którego czas obserwacyjny zamierzam powalczyć w 2020 roku. Tylko w zeszłym roku złożyliśmy wspólnie 8-10 wniosków o obserwacje na różnych teleskopach i mam silne podstawy, aby sądzić, że nasza dalsza współpraca będzie równie owocna – i przyjemna! W styczniu spędziłam dwa tygodnie w USA u Marty i Willa, aby uzgodnić ważne elementy analizy danych, zanim w Toruniu pojawią się nowi członkowie zespołu.

Jest nagroda, jest lider, jest TEAM i co dalej? Jak przebiegać będą prace? Kiedy spodziewacie się efektów?

– Jestem dość spokojna jeśli chodzi o możliwości napisania przez nas wartościowych publikacji, bo już te dane obserwacyjne, które mamy, są pierwszorzędne, a to dopiero początek. Nie potrafię jeszcze powiedzieć, czy mamy wśród nich „diament” zasługujący na publikację w Nature lub Science, ale to zależy trochę od szczęścia, a trochę od żmudnej pracy, która jeszcze przed nami. Bardzo ważnym efektem projektu będzie dla mnie rozwój naukowy doktorantek i terminowe przygotowanie rozpraw doktorskich, których jakość otworzy im – mam nadzieję - drogę do dalszej kariery w nauce. Bardzo liczę na pomoc w opiece nad grupą ze strony post-doka, który ma przed sobą trudne zadanie przystosowania się do naszego polskiego świata naukowego i kulturowego, tak różnego od systemu anglosaskiego. Sumarycznie, obiecaliśmy 10 dobrych publikacji w trzy lata – i nie wyobrażam sobie, aby miało ich być mniej.

Kiedyś w prywatnej rozmowie przyznałaś się, że marzyłaś o studiowaniu chemii. Ostatecznie wybór padł na astronomię. Teraz okazuje się, że obie pasje da się połączyć.

– Bardzo sobie cenię interdyscyplinarny charakter moich badań i – co ciekawe – zauważyłam, że w Polsce wzbudzają większy entuzjazm u chemików i fizyków niż astronomów! Moim marzeniem jest stworzenie katedry astrochemii, w której byłaby przestrzeń na rozwijanie metod obliczeniowych – bazujących na chemii kwantowej, na doświadczenia – precyzyjne pomiary zderzeń / reakcji oraz na obserwacje astronomiczne. Wokół tych tematów skonstruowałam z zespołem z Wydziału nasz uniwersytecki wniosek do NCN o utworzenie Centrum Doskonałości Maxa Plancka „Dioscuri” – w zeszłym roku nie udało się dojść do finału, ale nie poddajemy się i próbujemy ponownie. W międzyczasie staram się wykorzystywać inne dostępne fundusze na rozwijanie astrochemii i umiędzynarodowienia na UMK.

W styczniu otrzymałaś środowiskową nagrodę „Gwiazda Umiędzynarodowienia” w kategorii Rising Star, która w nietypowy sposób łączy Twoje aktywności na polu naukowym i organizacyjnym. Co takiego doceniła Kapituła Konkursu?

– Prawdopodobnie największe znaczenie miała moja aktywność na polu projektów ogólnouniwersyteckich finansowanych z Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej (NAWA). Projekt „PROM - Międzynarodowa wymiana stypendialna doktorantów i kadry akademickiej” – umożliwia 60 doktorantom uzyskania dofinansowania wyjazdów na konferencje i staże badawcze w ramach dyscyplin: astronomia, fizyka, chemia, matematyka, informatyka, kognitywistyka i psychologia. Bardzo się cieszę z dużego zainteresowania projektem, dzięki któremu możemy prowadzić stosunkowo ostrą selekcję uczestników projektu na bazie dotychczasowych osiągnięć i motywacji do dalszej pracy naukowej. Dzięki temu projektowi rozwija się również astrochemia, ponieważ zaplanowaliśmy dofinansowanie udziału w szkole letniej 20 doktorantom z zagranicy i 6 wykładowcom. The Toruń Astrophysics, Spectroscopy, and Quantum Chemistry summer school (TASQ) odbędzie się w dniach 1-12 lipca 2019 r. w Toruniu i w sposób absolutnie unikatowy tworzy platformę do komunikacji między zbliżonymi dyscyplinami nauki, które często posługują się innymi językami.

Ta oferta jest zatem kierowana tylko do doktorantów. A co ze studentami i kadrą akademicką?

– Szerszy zakres działań przewidziany jest w ramach projektu InterAPS „International Academic Partnerships in Sciences with Nicolaus Copernicus University”, który również zainicjowałam, a aktualnie koordynuję. W ramach tego projektu zacieśniamy współpracę z czterema świetnymi uniwersytetami w Europie: Uniwersytetem w Kopenhadze w Danii, Uniwersytetem w Lejdzie w Holandii, Uniwersytetem w Innsbrucku w Austrii oraz Uniwersytetem Newcastle w Wielkiej Brytanii. Zaplanowaliśmy wspólne badania w zakresie astronomii, fizyki, chemii, informatyki i psychologii, które będą wykonywane podczas ponad 120 wizyt studyjnych, a promowane podczas wspólnej organizacji 6 konferencji, warsztatów i szkół dla doktorantów. Jest to ogromna szansa dla studentów i doktorantów, aby na wczesnym etapie kariery odwiedzić wiodące ośrodki naukowe i wykonać niezbędne pomiary, „zanurzyć się” w atmosferze naukowej innego instytutu i grupy, zaprezentować wyniki swoich badań. Projekt będzie ponadto wspierał tzw. „umiędzynarodowienie w domu”, poprzez liczne przyjazdy współpracowników z uczelni partnerskich z wykładami i seminariami do Torunia. Docelowo, liczymy na zwiększenie potencjału badawczego oraz poziomu kształcenia na UMK, a także pozytywny odbiór Torunia w świecie jako miejsca, gdzie warto studiować / robić badania.

Wiele zmian w zakresie umiędzynarodowienia wprowadza Ustawa 2.0. Czy Twoje działania wpisują się w długofalową strategię rozwoju UMK?

– Zdecydowanie. W ramach projektu „Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu – wizja doskonałości badawczej”, finansowanego przez MNiSW, działa aktualnie 5 zespołów, których celem jest analiza stanu obecnego i stworzenie procedur zmierzających do zwiększenia jakości badań naukowych i kształcenia m.in. poprzez umiędzynarodowienie. Uczestniczę w pracach zespołu kierowanego przez prof. Włodzimierza Jaskólskiego, dziekana WFAiIS, gdzie analizujemy dotychczasowe osiągnięcia, identyfikujemy bariery i proponujemy procedury, mające na celu m.in. wzmocnieniem współpracy badawczej z ośrodkami naukowymi o wysokiej renomie. Ważnym elementem zmian jest potrzeba koncentracji na tzw. priorytetowych obszarach badawczych, które powinny otrzymywać specjalne wsparcie na poziomie instytucjonalnym (obniżenie pensum dydaktycznego dla członków zespołu, stabilne finansowanie, priorytet w wyborze tematów oferowanych w szkołach doktorskich). Prace te ściśle wpisują się w plany ubiegania się przez UMK o status uczelni badawczej.

Może na zakończenie pytanie nie związane z bezpośrednio z Twoim projektami naukowymi, ale z chemią w kosmosie. Od czasu do czasu w świat idą informacje o odkrywaniu na różnych obiektach we Wszechświecie wody, związków organicznych. I zwykle towarzyszą temu spekulacje dotyczące szans powstania życia w innych rejonach Wszechświata. Jako badaczka też bierzesz ten aspekt pod uwagę? Uznajesz za prawdopodobne, że kiedyś natkniemy się na inne formy życia w kosmosie? A może one natkną się na nas?

– Nie mam wątpliwości, że przy znanej już dziś ogromnej liczbie planet wokół innych gwiazd, na niektórych z nich panują warunki sprzyjające powstaniu życia. Wkraczamy właśnie w erę takich obserwacji atmosfer planet pozasłonecznych, które umożliwiają poznanie ich składu chemicznego. Na tej podstawie będzie można stwierdzić, gdzie mogą istnieć zaawansowane formy życia. Epizody życia cywilizacji są bardzo krótkie, co znacząco zmniejsza szansę na jednoczesne występowanie społeczeństw podobnych do naszego na innych planetach. Jeśli my sami nie zatroszczymy się o stan naszej atmosfery i niezaprzeczalnie postępujące niekorzystne zmiany klimatyczne, to szanse na zdalną komunikację z cywilizacjami pozaziemskimi znacząco spadną. Niech chęć takiej komunikacji stanie się dla nas jeszcze jednym powodem do ochrony naszego środowiska!

Dziękuję za rozmowę.

pozostałe wiadomości

galeria zdjęć