Чверть століття тому ЮНЕСКО проголосила 10 листопада Всесвітнім днем науки заради миру і розвитку, щоб наблизити науку до суспільства і зробити її доступною для всіх. До цієї річниці 12 листопада організація збере конференцію про відкриту науку, тобто вільний доступ до наукових даних і залучення до досліджень людей поза наукою. Багато хто досі уявляє науку справою професорів у лабораторіях. Та сьогодні нові планети й астероїди допомагають знаходити школярі й волонтери без наукових ступенів, і чимало з них працює вдома за звичайним комп’ютером. Фахівці самі відчиняють їм доступ до своїх даних, і долучитися до цієї роботи може кожен.
Волонтери стали співавторами наукового відкриття
Влітку 2019 року сімнадцятирічний школяр зі штату Нью-Йорк Вольф Кукіер прийшов на стажування до Центру космічних польотів імені Ґоддарда NASA. Йому дали доступ до даних космічного телескопа TESS, за допомогою якого астрономи шукають планети за короткочасним ослабленням світла зорі, яке виникає, коли перед нею проходить планета. На графіку яскравості зорі такий прохід виглядає як короткий провал, але таку саму картину дає не лише планета. Її так само створюють дві зорі, що обертаються в тісній парі й по черзі затуляють одна одну. Але Вольф Кукіер працював не з первинними даними. Волонтери проєкту громадянської науки Planet Hunters TESS уже переглянули записи телескопа й позначили системи, де провали яскравості були схожі на взаємні затемнення двох зір.
Такі затемнення повторюються через рівні проміжки часу і тривають однаково. На третій день Вольф Кукіер помітив у системі TOI-1338 зміни яскравості, які в цей розклад не вкладалися і тривали різний час. «Спершу я подумав, що це затемнення зорі, але час не збігався», — згадував згодом Вольф Кукіер. Кілька тижнів він разом із науковцями перевіряв здогад, і з’ясувалося, що навколо обох зір обертається планета. Зорі обертаються навколо спільного центру мас, тобто точки рівноваги між ними, тож щоразу, коли планета проходить перед однією з них, ця зоря перебуває в іншій точці орбіти й рухається з іншою швидкістю. Тому провали яскравості й тривають по-різному. Співавторами наукової статті про цю планету стали Вольф Кукіер і шестеро волонтерів Planet Hunters TESS.
Люди без наукового статусу стали в цій історії повноправними учасниками відкриття. Залучити суспільство до науки прагнула і ЮНЕСКО, коли 2001 року проголосила 10 листопада Всесвітнім днем науки заради миру і розвитку. Цьогоріч цей день відзначають уже двадцять п’ятий раз. Чому ж науковці доручають перший відбір своїх даних волонтерам?
Чому астрономам потрібна людська уважність
Відповідь криється в масиві даних. За допомогою TESS записали зміни яскравості стількох зір, що жодна наукова команда не встигла б переглянути їх власними очима. Більшість записів відсіюють алгоритми. Але деякі обʼєкти людина впізнає з першого погляду, а описати їх для алгоритму дуже складно. Тому Planet Hunters TESS і десятки інших проєктів працюють на Zooniverse, найбільшій у світі платформі громадянської науки.
Так само сталося з архівом космічного телескопа Hubble. Поки на нього знімали далекі галактики, у кадр випадково потрапляли астероїди й залишали на знімках сліди. Телескоп сам летить орбітою навколо Землі, тому ці сліди виходять вигнутими, й створити алгоритм, який надійно їх розпізнавав би, виявилося складно. У 2019 році в ESA запустили проєкт Hubble Asteroid Hunter. Понад 11 тисяч волонтерів позначили сліди на знімках, зроблених майже за два десятиліття, а за їхніми мітками навчили алгоритм перевіряти решту архіву.
Разом люди й алгоритм виявили 1701 слід. Близько третини слідів залишили відомі астероїди, а 1031 не збігся з жодним об’єктом у каталогах. Ймовірно, це невідомі раніше астероїди, надто тьмяні для більшості наземних спостережень. Кожен знімок у таких проєктах розглядають кілька волонтерів незалежно один від одного, тож результат визначає не думка однієї людини, а спільна оцінка більшості. Остаточні висновки роблять фахівці.
У Hubble Asteroid Hunter, наприклад, троє авторів дослідження ще раз переглянули всі знайдені сліди й відсіяли хибні, зокрема риски від заряджених частинок із космосу, які влучають у камеру телескопа. Лише після такої перевірки результати роботи волонтерів опублікували в науковому журналі Astronomy & Astrophysics. Проте є завдання, де вирішує не уважність людини, а потужність обчислень.
Пульсари шукають на домашніх ноутбуках
Такої потужності потребує, наприклад, пошук пульсарів. Пульсаром називають нейтронну зорю, тобто надщільний залишок масивної зорі після вибуху. Нейтронна зоря швидко обертається, а від її магнітних полюсів розходяться вузькі пучки радіовипромінювання. Щоразу, коли пучок проходить повз Землю, на радіотелескопі фіксують короткий імпульс, і він повторюється з точністю годинника. Найважче знайти пульсар у тісній парі з іншою зорею. Він рухається по орбіті то до нас, то від нас, тому імпульси надходять то раніше, то пізніше. Щоб їх виявити, доводиться перебирати безліч можливих орбіт.
У волонтерському проєкті Einstein@Home такі пульсари шукають у даних радіотелескопа Аресібо з 2009 року. Учасники встановлюють спеціальну програму, через інтернет на їхні комп’ютери надходять частини даних, і їх обробляють, поки власник не користується комп’ютером. За даними 2023 року, так своїми обчислювальними потужностями ділилися понад 15 тисяч волонтерів. Влітку 2010 року в такий спосіб знайшли пульсар. Це було перше в історії астрономічне відкриття, яке вдалося зробити завдяки обчисленням на комп’ютерах волонтерів. Відтоді на рахунку проєкту вже понад 90 нових нейтронних зір, а власник комп’ютера, на якому обробили дані зі знахідкою, отримує сертифікат відкриття зі своїм іменем.
Але обчислення лише вказують на можливі пульсари. Після обробки спостережень радіотелескопа Аресібо таких кандидатів набралося близько 60 млрд, і більшість із них виявилися не сигналами пульсарів, а шумом або земними радіоперешкодами. Тому 2023 року команда проєкту запустила на Zooniverse Pulsar Seekers, де кандидатів у пульсари, відібраних алгоритмами, розглядають уже люди. На початок 2025 року понад 3500 волонтерів переглянули майже пів мільйона таких кандидатів, а восени науковці перевіряли найперспективніших із них додатковими спостереженнями. В обох проєктах волонтери оцінюють те, що вже підготували науковці. Але є й проєкти, де учасники створюють зображення з первинних даних.
Знімки Юпітера від дизайнерки
Первинні дані космічних телескопів теж лежать у відкритому доступі. Спостереження Hubble і James Webb зберігаються в архіві MAST, офіційному сховищі даних космічних телескопів NASA, і частину з них викладають туди одразу після отримання. Щоправда, з телескопа на Землю надходять не кольорові фото, а окремі чорно-білі знімки, зроблені через різні світлофільтри. Часто це інфрачервоне світло, якого людське око не бачить. Щоб отримати зображення, знімки зводять разом і кожному фільтру призначають свій колір. Зробити це можна вдома у безкоштовних програмах.
У 2012 році Європейська космічна агенція оголосила конкурс Hubble’s Hidden Treasures. Учасники мали знайти в архіві Hubble спостереження, з яких ще не створювали опублікованих зображень, і обробити їх. Надійшло майже 3000 робіт. Третє місце посіла графічна дизайнерка без астрономічної освіти Джуді Шмідт зі знімком молодої зорі XZ Тельця. Згодом вона розповідала, що давно хотіла спробувати обробляти астрономічні знімки, але думала, що для цього доведеться купити телескоп і їздити на спостереження туди, де небо не засвічене міськими вогнями.
Відтоді Джуді Шмідт працює з даними NASA вже понад десять років, а нині обробляє зображення як штатна фахівчиня Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру. У 2022 році науковці, які вивчали Юпітер за допомогою James Webb, перетворювали дані на зображення разом із нею. На цих зображеннях видно полярні сяйва, серпанок і бурі Юпітера, і вони допомагають вивчати погоду на планеті. На офіційних знімках NASA ім’я Джуді Шмідт стоїть поруч з іменем науковця серед авторів. Працювати з такими даними можна й наодинці, але є формати, де над ними працюють цілими командами.
Хакатон із відкритими даними NASA
Для таких команд NASA щороку проводить NASA Space Apps Challenge. Це хакатон, тобто змагання, на якому програмісти, дизайнери, інженери й винахідники мають 48 годин, щоб створити робоче рішення для задачі від NASA або її партнерів. Організатори прямо кажуть, що хочуть залучити людей до роботи з відкритими даними, які публікують NASA та інші космічні агенції. Даних у NASA накопичилося стільки, що її фахівці не встигають розробити на їхній основі всі можливі рішення, і частину з них пропонують учасники хакатону. У 2025 році до хакатону долучилися понад 114 тисяч людей зі 167 країн і територій, які подали понад 11,5 тисячі проєктів.
Українці беруть у ньому участь щороку, а локальний етап у Дніпрі, який проводить громадська організація «Асоціація Ноосфера», у 2025 році став найбільшим майданчиком хакатону в Європі. На глобальному рівні українські команди перемагали тричі. Першою була FireWay, яка за підсумками хакатону 2020 року перемогла в номінації за найкраще використання технологій. У 2023 році команда Storm Prophet перемогла в номінації за найкраще використання даних із проєктом прогнозу геомагнітних бур, тобто збурень магнітного поля Землі, що створюють перешкоди для зв’язку й роботи супутників. Для прогнозу команда аналізувала дані супутника DSCOVR, розташованого між Сонцем і Землею. Він вимірює сонячний вітер, тобто потік частинок від Сонця. А київська NVS-knot у 2024 році перемогла в номінації «Галактичний вплив» із програмою, за допомогою якої фермери можуть аналізувати дані NASA і краще розпоряджатися водними ресурсами.
Почати можна сьогодні
Для того, щоб долучитися до проєктів Zooniverse, достатньо зареєструватися на сайті. Там не вимагають ні спеціальної підготовки, ні мінімальної кількості годин, а в багатьох проєктах перед початком роботи є коротке навчання. Два проєкти Zooniverse мають український інтерфейс. У Disk Detective шукають навколо сусідніх зір пилові диски, у яких формуються планети, а в Gaia Vari класифікують зорі змінної яскравості за даними місії Gaia Європейської космічної агенції. Для Einstein@Home потрібно встановити програму, і на реєстрацію йде кілька хвилин.
Щоб долучитися до науки, сьогодні досить домашнього комп’ютера. Наука відкрита для всіх, бо даних стало більше, ніж фахівці здатні розглянути самі, й будь-хто може стати частиною дослідження. Можливо, в цих даних уже є сигнал, якого ще ніхто не помітив, і відкриття зробить людина, яка зараз читає цю статтю.
