Michael Prouza: Hodnota naší spolupráce byla vyčíslena na milion dolarů

Jste astrofyzik teoretik, nebo spíš experimentátor?  

Spíš experimentátor. V astročásticové fyzice fungujeme ve velkých týmech, v nichž se zabýváme každý svou malou částí a mou expertizou byl vliv atmosféry při detekci nabitého kosmického a gama záření. Získali jsme mezinárodní renomé a když se chystá nějaká nová observatoř, tak se na nás kolegové obrací s prosbou, abychom prověřili několik kandidátských míst a podívali se, jak to tam vypadá s kvalitou atmosféry. Vyvinuli jsme pět robotických dalekohledů, které jsou rozmístěné po světě a systematicky sledují atmosféru. Já jsem stál za jejich prototypem.

Jak jste se dostal ke spolupráci na novém teleskopu na observatoři Very Rubin v Chile? 

V letech 2006–2007 jsem byl na postdoktorské stáži na Kolumbijské univerzitě v New Yorku. Věnoval jsem se analýze dat z Observatoře Pierra Augera. Doslechl jsem se o přednášce o novém projektu velkého celooblohového přehlídkového dalekohledu (LSST), jak se mu tehdy říkalo. Spousta jeho parametrů tehdy vypadala neuvěřitelně, i když dnes už třeba 3,2 miliardy pixelů nebo 30 terabytů dat za noc tak unikátně nevypadá. Hledal jsem prostor, jak se do toho zapojit. Propojil jsem se s lidmi z Brookhaven National Laboratory, kteří vybírali vhodné CCD čipy pro kameru budoucího dalekohledu. Při testování je potřeba pořídit tisíce snímků za různých parametrů, jako je různá vlnová délka světla, různá expozice či různá teplota. Když jsem je poslouchal, došlo mi, že podobný problém jsme řešili a vyřešili i na našich robotických dalekohledech. 

Na řešení jste tehdy přišli s kolegou softwarovým inženýrem Petrem Kubánkem? 

Ano. Obrátil jsem se něj, jestli by náš software nešel upravit i pro Brookhaven, kde čipy testovali. On to rád udělal. Díky Kubánkově modifikaci softwaru, ale i pak díky našim měřením a analýze dat z Brookhavenu byl náš vklad do projektu ve smlouvě vyčíslen na hodnotu asi milionu dolarů. Stali jsme se tak jedním z prvních mezinárodních členů projektu a zůstali jím až do současnosti. Dvanáct našich vědců díky tomu získalo přednostní přístup ke snímkům z observatoře, aniž bychom do projektu museli vložit hotovost. Snímky budou mít k dispozici Sergey Karpov, Asen Christov, Ivana Ebrová a já, a osm dalších našich studentů a mladých spolupracovníků.

Přečtěte si také

Největší a nejvýkonnější přehlídkový dalekohled světa v Chile zahájil činnost, Češi na tom mají zásluhu

Observatoř umístěná v Chile, nazvaná po americké astronomce Vere Cooper Rubin, disponuje největším a nejvýkonnějším přehlídkovým dalekohledem světa, který svoji činnost slavnostně zahájil 23. června 2025. Je schopen nasnímkovat celou pozorovatelnou oblohu v průběhu tří nocí. Přenos tzv. prvního světla, tedy slavnostního spuštění a prvních snímků z dalekohledu, promítlo na monumentální kupoli i pražské Planetárium, které se tak připojilo k dalším 360 promítáním po celém světě. 

Temná energie neboli kosmologická konstanta, jež možná není konstantní 

Máte ještě čas se věnovat vědě a snímky analyzovat? 

V tuto chvíli ne, ale pořád jsem díky svému počátečnímu zapojení do projektu ve smlouvě uveden. Do určité míry se dají objekty na snímcích analyzovat i automaticky pomocí softwaru založeném na neuronových sítích a umělé inteligenci, na jehož vývoji se významně podílel náš kolega Sergey Karpov. 

Na jaká data ze snímků se těšíte? 

Nejvíc se těším na kosmologické aplikace. Na sledování slabých gravitačních deformací obrovského množství obrazů vzdálených galaxií, tzv. slabého čočkování. A pak na sledování supernov typu Ia, tzv. standardních kosmologických svíček, které se používají k měření vzdáleností ve vesmíru. Jsou to dvojhvězdy složené z bílého trpaslíka a neutronové hvězdy, mezi kterými dochází k přetoku hmoty. Při překročení určité meze dojde k explozi. 

Získáme tím jakýsi obraz vesmíru, na kterém uvidíme, jak se v různých obdobích vesmír rozpínal, čímž získáme přesnější parametry temné energie. 

Co nebo kdo je temná energie? Věřící možná napadne, jestli to nemůže být Bůh. 

To se neodvažuji říct. Ale jak se vesmír rozpíná, tak z logiky věci by se měl i ředit. Ovšem ve vesmíru to tak není, hmota a záření se ředí, ale kosmologická konstanta zůstává. 

Kosmologická konstanta je to stejné, co temná energie? 

Ano, jsou to téměř ekvivalentní termíny. Kosmologická konstanta je historický termín Alberta Einsteina. Současný moderní populární a vlastně trochu obecnější termín je temná energie, což zní záhadněji než nějaká konstanta, která vypadá jako nějaké nudné číslo. 

A navíc ještě možná ani není konstantní… 

Právě. Einstein s konstantou přišel, protože aby mu vycházely výpočty stabilního, věčného vesmíru, potřeboval protiváhu gravitační přitažlivosti, potřeboval něco, co podporuje rozpínání. Ale ve složitějších modelech se temná energie mění v čase a prostoru, může být různá v různých částech vesmíru. O temné energii toho víme hrozně málo, jsme vlastně rádi, že můžeme říct, že existuje a že tvoří asi 70 % energetické bilance vesmíru. Data z teleskopu v Observatoři Very Rubin nám možná tyto otázky pomohou objasnit. 

Pozorujete temnou energii i na snímcích? Vidíte třeba, že se na nich objekty v čase vzdalují od sebe? 

Ano. Na konci dvacátého století jsme vstoupili do zlatého věku kosmologie, protože díky souhře šťastných okolností nám experimenty založené na různých fyzikálních principech začaly dávat stejné odpovědi a všechno do sebe začalo zapadat. Ukázalo se, že nefunguje jednoduchý pohled, se kterým přišel v roce 1922 Alexandr Fridman, že ve vesmíru je jen hmota a na jejím množství záleží, jestli se vesmír bude rozpínat do nekonečna, nebo se v nějakém momentu začne zase scvrkávat a skončí tzv. Velkým křachem.

V roce 1997 a 1998 publikovaly dvě různé skupiny vědců několik desítek pozorování supernov Ia, podle kterých zjistili, že rozpínání vesmíru je nekompatibilní s jakýmkoliv modelem, který obsahuje jen hmotu. V roce 1998 publikovaly objev, že ve vesmíru je i temná energie, za což získaly v roce 2011 Nobelovu cenu. V té době se také podařilo detailně analyzovat reliktní záření, což je pozůstatek po Velkém třesku, tedy po době asi 380 tisíc let po něm, kdy se hmota oddělila od záření. 

Hmota a záření byly v počátku spojené a vesmír byl tedy temný? 

Záření se nemohlo volně šířit vesmírem, dokud se prostředí neochladilo natolik, že se fotony přestaly rozptylovat na jednotlivých částicích hmoty. Teprve poté začal být vesmír průhledný a do reliktního záření se obtiskly parametry velmi raného vesmíru. Plaveme v moři reliktního záření, které je všudypřítomné, a dokážeme na něm zkoumat parametry raného i dnešního vesmíru. Z parametrů reliktního záření nám vychází, že ve vesmíru musí být temná energie, ze zastoupení lehkých chemických prvků ve vesmíru a z rozložení galaxií nám také vychází, že musí existovat temná energie. Ve zlatém věku kosmologie nám najednou všechno začalo zapadat do sebe. 

Ale od zlatého věku uplynulo 25 let a nám se zase začaly objevovat v tomto kosmologickém modelu nějaké nepříjemné rozpory, které musíme řešit. Například nikde ve vesmíru nevidíme černé díry středních velikostí, v sousedství naší Galaxie nevidíme tolik trpasličích galaxií, kolik bychom očekávali, apod. Objevují se nové teorie, jako že ve vesmíru je modifikovaná gravitace, tedy že na různé vzdálenosti se tělesa přitahují různou silou. 

A tyto nesrovnalosti jsou největší chybou ve fyzice, kterou jste při spuštění teleskopu zmiňoval? 

Ne, toto jsou maličké chyby v řádu procent, malé prasklinky v jinak krásné a kompletní váze. Největší chyba ve vesmíru se týká interpretace temné energie z hlediska kvantové fyziky. Kvantová teorie říká, že vakuum není prázdný prostor, ale vznikají v něm neustále páry částic a antičástic, které vzápětí zase zanikají. V každém okamžiku jsou tak i ve vakuu přítomné nějaké částice a antičástice, i vakuum má tedy nějakou energii. Tato energie vakua by měla být tou temnou energií, kosmologickou konstantou, ale problém je, že když ji porovnáme s pozorováními, tak zjistíme, že předpovězená hodnota je asi 10¹²⁰× větší než to, co pozorujeme prostřednictvím rozpínání vesmíru. 

Přečtěte si také

Tajemství rozpínajícího se vesmíru – záhadná temná energie trápí kosmology

Ani 100 let po objevu rozpínání vesmíru si stále nejsme jisti, jak rychle se rozpínání v současnosti odehrává. Pokud se podíváme na různá pozorování, zjistíme, že mezi vědci nepanuje shoda. Jakou roli hraje v rozpínání kosmologická konstanta, která se ve vysvětlení rozpínání opakovaně objevovala a zase mizela? 

Matematicky složitá a nepochopitelná věc, která ale v přírodě funguje 

To, co popisujete, je pro většinu z nás tak abstraktní věc, že nás to může svádět k pochybnostem a konspiračním teoriím, zda tomu opravdu někdo rozumí, nebo s prominutím jen vykládá nesmysly… 

Obecné teorii relativity sice rozumí málo lidí, ale kdyby nebyla správně, tak nám vůbec nebude fungovat systém GPS a mobily vám neukážou modrou tečku na mapě, protože nebudou vědět, kde jsou. Nemůžeme používat jen obyčejnou Newtonovu teorii gravitace, ale i Einsteinovu obecnou teorii relativity. Když ji Einstein před více než sto lety zformuloval, tak experimentálně ověřil, že nejbližší bod ke Slunci na oběžné dráze Merkuru se stáčí přesně v souladu s touto jeho teorií a ne tak, jak předpokládá Newtonova teorie gravitace. Pak předpověděl, jak se bude v gravitačním poli ohýbat světlo. A zase to potvrdila pozorování pozice hvězd v roce 1919, když došlo k zatmění Slunce. Teorie relativity je sice matematicky složitá a abstraktní, ale v přírodě prostě funguje. Pozorování jsou pro nás zcela zásadní. 

Co cítíte, když tyto věci ve vesmíru sám pozorujete? 

Jsem plný úžasu a fascinace, že vesmír je srozumitelný. Přitom by takový vůbec nemusel být. Proč jsou fyzikální zákony neměnné v čase? Proč jsou stejné ve všech částech vesmíru? Gravitace by přece klidně mohla být jeden den taková a druhý den jiná. Žijeme ve vesmíru, který je pochopitelný našimi omezenými smysly a mozkem. Můžeme ho zkoumat, a to mně přijde skvělé a zábavné. 

Chtěl byste se do vesmíru podívat jako astronaut? Co si myslíte o projektu Česká cesta do vesmíru? 

Spíš mě baví astrofyzika. Projekt vyslání českého astronauta do vesmíru nemůže být jen o tom, že vyšleme do vesmíru Čecha. To by za ty peníze asi nestálo. Musí na to být navázané další akce a propagace, aby se to stalo inspirací pro mladou generaci, že stojí za to hledět do vesmíru a věnovat se vědě a technologiím. Může to prospět i našim firmám. Říká se, že každá koruna investovaná do vesmírného výzkumu se osminásobně vrátí. Asi nebudou naše firmy vyvíjet nosnou raketu, ale třeba začnou navrhovat unikátní družice. 

Proč jste šel do manažerské pozice, když vás věda bavila a byl jste v ní dobrý? 

Protože jsem viděl, jak se moji kolegové mnohdy trápí s manažerskými a administrativními úlohami. Mé rodinné zázemí je humanitní, mám vztah k práci s jazykem a myslím si, že dokážu asi s menším vynaložením energie než někteří kolegové napsat text, ať už jde o nějakou zprávu či grantovou žádost. Chtěl jsem tedy pomoct ostatním tím, co mi bylo vloženo do vínku. Vědu jsem kvůli tomu musel do velké míry opustit, protože vědu a management je možné kombinovat jen v malé míře. Naše experimenty sleduji, rozumím jejich cílům a problémům, ale nemám čas na analýzu dat. Ve funkci ředitele už mě čekají necelé dva roky, tak doufám, že potom se třeba k vědě zase vrátím. 

Toto je první část rozhovoru, v níž se věnujeme hlavně astrofyzice. V druhé části rozhovoru, kterou publikujeme 16. 7. 2025, se budeme věnovat tématu vědní politiky a postoje k možnému zneužívání moci v rámci Akademie věd, které se řešilo v souvislosti s Jiřím Homolou. 

Foto: FZU