Český matematik ukazuje světu nejostřejší Slunce!
Autor: Milosav Druckmüller
Když všichni tvrdí, že něco nejde, objeví se někdo, kdo to neví, a udělá to. Asi takto by se dal popsat naprosto bezkonkurenční výsledek dlouhodobé práce známého českého matematika, prof. Miloslava Druckmüllera z VUT v Brně. Ten už v minulosti vyrazil dech té nejzaujatější (nejen) astronomické komunitě svými neotřelými matematickými postupy, které odhalily z digitálních fotografických dat ty nejúchvatnější detaily do té doby jen těžce zachytitelných jevů. Ukázal nám například korónu při zatmění Slunce jako nikdo před ním, odhalil struktury prchlivých rudých skřítků nebo kometu ISON při jejím zániku nad Sluncem jako jediný pozorovatel na Zemi. To vše prostřednictvím matematiky. Ale nyní přišel s revolucí, která opravdu dokazuje, že pro Miloslava Druckmüllera neexistuje slovo „ne“. Z už tak pozoruhodných dat z kosmické sondy NASA SDO dokázal prostřednictvím matematiky bez nadsázky vyždímat maximum a světu předvést ty nejostřejší snímky Slunce. Odhalil tak dosud známé bouřlivé jevy ve zcela nové dimenzi. A vy se na to můžete podívat.
Data od NASA
„Mysleli si, že jsem nějaký hacker,“ popisuje s nadsázkou Miloslav Druckmüller svou zkušenost při stahování surových snímků pořízených sondou SDO (Solar Dynamic Observatory) z archivu NASA. Ty jsou veřejnosti volně dostupné a každý si může nejen prohlédnout poslední záznam z družice v jakémkoliv z dostupných oborů spektra, ale vytvořit si i animaci. Miloslav Druckmüller ovšem ke své práci potřeboval obrovské množství dat a v plné kvalitě, což znamenalo invazivní stahování stovek gigabajtů snímků v kuse. Pracovníky v NASA to pochopitelně vyděsilo - považovali zpočátku za útok na jejich server. Samozřejmě se všechno vyjasnilo, dopadlo dobře a Miloslav Druckmüller ke své práci potřebné snímky získal a získává dál. To byl ovšem jen pouhý začátek obří práce, na jejímž konci jsou snímky (a zejména videa ve 4k a Full HD kvalitě) nejostřejšího Slunce.
Autor: Miloslav Druckmüller
Problémy s daty
Aby mohl Miloslav Druckmüller začít s daty pracovat, musel vytvořit ne jeden obsáhlý program, ale hned několik. Ten první se přitom zabýval tím relativně nejbanálnějším – přečíst informace ze snímku, aby jej pak jiný algoritmus mohl pixel po pixelu diagnostikovat a začít pracovat s jeho potenciálem. NASA surové snímky poskytuje ve standardním formátu FITS; ve formátu, jehož standard sice sama přesně definovala, ale který bohužel už moc nedodržuje. Proto se procedura na čtení dat ve formátu FITS, napsaná před několika lety, rozrostla o desítky příkazů řešících to, co nefungovalo, ale fungovat mělo. Jak ale bylo řečeno, toto byl jen pouhý začátek.
Zrození programu NAFE
Autor: Miloslav Druckmüller
Proč přepracovat data od NASA?
„Kosmická sonda NASA SDO, pozorující Slunce od roku 2010, poskytuje denně asi 1,5 TB dat. Její přístroj AIA pozoruje sluneční korónu v daleké ultrafialové části spektra s rozlišením asi 0,5 úhlové vteřiny na pixel. Obrazy mají 4096 x 4096 pixelů, dynamický rozsah 14 bit/pixel a mají celkově fantastickou kvalitu. Tyto obrazy obsahují velké množství detailů pro lidský zrak neviditelných, pokud nejsou vhodně matematicky zpracovány," vysvětluje Druckmüller důvod jeho zájmu o data. To, že můžeme obrazy pořízené na vlnových délkách 9,4 až 30,4 nm vidět, je dáno tím, že si je např. na monitoru počítače zobrazíme pomocí záření, které jsme schopni vidět. To je pochopitelně triviální fakt. Pokud ovšem chceme obraz vidět barevně, musíme nějakým, pro lidský zrak srozumitelným způsobem barvy „vytvořit“. Kamera AIA na družici SDO snímá sluneční korónu v několika různých spektrálních pásmech: 9,4 nm, 13,1 nm, 17,1 nm, 19,3 nm, 21,1 nm, 33,5 nm a 30,4 nm. Běžně používaná metoda, jak vytvořit barevný obraz, je vybrat trojici obrazů pořízených v různých spektrálních pásmech a použít je jako RGB složky barevného obrazu. Takto vzniklý obraz má často efektní barvy, avšak těžko pochopitelné. Abychom získali obraz s pochopitelnými „přirozenými“ barvami, je nutné vymyslet postup, jak matematicky simulovat pohled na nějaký fyzikální děj, která známe. A právě to je produktem revolučního programu prof. Druckmüllera.
Autor: Milosav Druckmüller
Co tedy snímky a videa člověku ukazují?
Autor: Miloslav Druckmüller
O Miloslavu Druckmüllerovi
Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Stránky prof. Druckmüllera - program NAFE
[2] Program NAFE ke stažení
[3] Miloslav Druckmüller v síni slávy ČAS
[4] Snímky z družice SDO
[5] Odborný článek na webu The Astrophysical Journal
[6] Astronomický snímek dne NASA: Vzplanutí na ostřejším Slunci
O autorovi
Petr Horálek
Narodil se v roce 1986 v Pardubicích, kde také od svých 12 let začal navštěvovat tamní hvězdárnu. Astronomie ho nadchla natolik, že se jí rozhodl věnovat profesně, a tak při ukončení studia Teoretické fyziky a astrofyziky na MU v Brně začal pracovat na Astronomickém ústavu AVČR v Ondřejově. Poté byl zaměstnancem Hvězdárny v Úpici. V roce 2014 pak odcestoval na rok na Nový Zéland, kde si přivydělával na sadech s ovocem, aby se mohl věnovat fotografii jižní noční oblohy. Po svém návratu se na volné noze věnuje popularizaci astronomie a také astrofotografii. Redakci astro.cz vypomáhal od roku 2008 a mezi lety 2009-2017 byl jejím vedoucím. Z astronomie ho nejvíce zajímají mimořádné úkazy na obloze - zejména pak sluneční a měsíční zatmění, za nimiž cestuje i po světě. V roce 2015 se stal prvním českým Foto ambasadorem Evropské jižní observatoře (ESO). Je rovněž autorem populární knihy Tajemná zatmění, která vyšla v roce 2015 v nakladatelství Albatros a popisuje právě jeho oblíbená zatmění jako jedny nejkrásnějších nebeských úkazů vůbec. V říjnu 2015 po něm byla pojmenována planetka 6822 Horálek. Stránky autora.
