Hvězdokupami a jejich modelováním se zabýváte od počátku své vědecké kariéry. Jaké je vaše hlavní zaměření a cíle?
Chtěl bych lépe pochopit, jak tyto systémy vznikají, hlavně co se týče kulových hvězdokup, a jakou roli v tom hrají černé díry nebo neutronové hvězdy. Zjednodušeně řečeno existují dva hlavní typy hvězdokup, které jsou diametrálně odlišné. První jsou relativně mladé objekty, tzv. otevřené hvězdokupy, ve kterých hvězdy vznikají. Jako příklad můžeme uvést hvězdokupu Trapéz, která je zanořena ve Velké mlhovině v Orionu. Její odhadované stáří je 2 až 3 miliony let a obsahuje asi tři tisíce hvězd. Na úplně opačném spektru z hlediska hmotnosti i stáří jsou takzvané kulové hvězdokupy, které zase obsahují ty nejstarší hvězdy ve vesmíru. Mohou zahrnovat i skupiny hvězdných černých děr nebo černé díry střední hmotnosti, o kterých zatím mnoho nevíme. Jejich stáří je typicky několik miliard roků a obsahují i miliony hvězd.
U otevřených hvězdokup zhruba víme, jak vznikají, protože mají okolo sebe spoustu plynu a materiálu, ze kterého se tvoří hvězdy. U hodně starých kulových hvězdokup nevíme, jakým způsobem vznikly a jakým způsobem vypadaly před deseti miliardami let. Což je hodně velká záhada, protože neznáme moc případů, kde bychom měli mladou hvězdokupu s milionem hvězd, která by pořád ještě tvořila hvězdy.
Zmínil jste černé díry. Tvoří se v hvězdokupách až po nějaké době nebo se mohou objevovat už v době jejich vzniku?
Hvězdy vznikají nahromaděním plynu, který se zhustí a zahřeje, čímž v něm začnou probíhat termojaderné reakce. Hvězdy, které jsou například 20x hmotnější než Slunce, se velmi brzy – řádově za deset milionů let – vyvinou v černé díry. Tím, že žádná hvězda nevzniká o samotě, nýbrž ve skupinkách, kterým říkáme hvězdokupy, pak černé díry svou gravitací mohou ovlivňovat blízké okolí. Jedna z věcí, kterou teď v tomto směru studujeme, je, jestli černé díry způsobují nějaké změny v prostorovém rozložení hvězd, které ve hvězdokupách postupně vznikají.
V Astronomickém ústavu AV ČR působíte od začátku roku 2024. Kde se nyní nacházíte ve vašem výzkumu a co máte ještě před sebou?
Vědecká kariéra je tak trochu zrádná, protože stále něco rozvíjíte – i když něco zjistíte, tak se vám téměř vždy odkryje fakt, že toho neznáte daleko víc. V tomto směru se určitě nenudíme. Nevím, jestli můžu o sobě na počátku své vědecké kariéry činit nějaké dalekosáhlejší hodnocení, i když články a úspěchy už mám. Shrnul bych to tak, že se mi na Astronomickém ústavu AV ČR daří dobře, že mám stále co objevovat a mám do toho chuť.
Výpočty a tvorba teoretických modelů jsou denním chlebem astrofyziků
Jaká data používáte pro teoretická modelování hvězdokup?
Data, která právě teď využíváme, jsou například z Hubbleova vesmírného dalekohledu a z pozemních observatoří, které analyzovala moje kolegyně v Itálii. V minulých studiích jsme také používali výsledky pozorovatelů, kteří zpracovávali data z mise Gaia, a do budoucna plánujeme zakomponovat i data z vesmírného dalekohledu Jamese Webba nebo detektorů gravitačních vln. Volba dat vždy závisí na tom, jaké fyzikální aspekty reálných systémů chcete v modelech zkoumat.
Jaké nejčastější veličiny nebo jaká měření do modelovaní zahrnujete?
K těm nejjednodušším simulacím hvězdokup potřebujeme vždy polohy, rychlosti a hmotnosti hvězd. Pokud chcete studovat i vznik a chování hvězdných pozůstatků uvnitř kup, musíte často zahrnout i vývoj hvězd. U mladých kup pak zase potřebujeme znát například procento hvězd ve dvojhvězdách nebo zahrnout mezihvězdný plyn.
Na postdoc jste v roce 2020 vycestoval do Spojených států na Indiana University Bloomington. Jaká byla Vaše motivace vycestovat?
Mým cílem Amerika původně vůbec nebyla, chtěl jsem se držet v Evropě. V lednu 2020 jsem byl navštívit kolegyni v Edinburghu, a ta mi řekla, že její bývalý vedoucí je v Americe a shání člověka na postdoktorskou pozici. V podstatě obratem jsem podal žádost, za měsíc jsem byl pozván na pohovor a pozici jsem pak dostal.
Amerika je vesmírná velmoc. Jak byste srovnal výzkum astronomie v USA a u nás? Mají třeba lepší podmínky v získávání dat z teleskopů apod.?
Naštěstí v astronomii to máme tak, že data jsou víceméně veřejná. Není problém se dostat k datům z NASA, i když sedíte v Praze. Nedovolím porovnávat Ameriku dnes s Amerikou, jakou jsem zažil já, protože to jsou dva úplně odlišné světy. Dnes je tam, co se financování vědy týče, zhoršená situace. Ale v době mého postdocu to pro mě byla velká změna oproti tomu, co jsem zažíval jako student v Čechách. Otevřely se mi možnosti, které jsem předtím neznal. Například jsem od všech dostal naprostou důvěru v to, co dělám, a nebyla tam přehnaná kontrola a udupávání z vrchu, ale jasný podpůrný systém. Takhle by to mělo být a jsem rád, že i zde na Akademii věd je úplně stejné podpůrné prostředí, jako jsem zažil v Americe.
Dalším rozdílem byly samozřejmě finance, které tam jsou obecně vyšší. Ale menší nevýhodou bylo, že jsem neměl vlastní grant, a tudíž byla omezenější možnost jezdit třeba na konference. Díky podpoře MERITu je to zase teď v Praze daleko lepší.
Pohled na pražské pracoviště Astronomického ústavu AV ČR
Váš pobyt v Astronomickém ústavu AV ČR financuje program MERIT Středočeského inovačního centra. Jak jste se o programu MERIT dozvěděl?
Dalo by se říci, že moje cesta k MERITu začala už dávno předtím, než jsem odcestoval do Ameriky. Na konci doktorátu i chvíli po obhajobě jsem totiž spolupracoval s tehdejším ředitelem Astronomického ústavu Vladimírem Karasem. Díky této známosti jsem se pak v roce 2023 od něj dozvěděl o programu MERIT a podal jsem si žádost hned, jakmile jsem přijel v létě do Prahy. Do ČR jsem se po skončení postdocu musel vrátit tak jako tak, takže MERIT nebyl úplně důvodem návratu, ale byl pro mě pak velkou motivací v ČR zůstat.
Jako součást programu MERIT máte i stáž na ČVUT FEL v Praze, kde se budete zabývat zapojením AI do metodologie projektu. Jakou vidíte budoucnost AI v astronomii?
Vím, že se dnes AI skloňuje ve všech směrech jako něco nového. V astronomii se používá už v různých podobách už desítky let, akorát se tomu dříve říkalo strojové učení. Hlavní síla AI v astronomii je v tom, že dokáže velmi efektivně zpracovávat velké množství dat. Díky tomu, že není limitována interpolacemi a extrapolacemi, tedy klasickými metodami matematiků, ale používá nelineární algoritmy. V některých případech proto dokáže lépe než člověk předpovědět třeba to, jak by měla vypadat vývojová časová řada. Já osobně se s ní na ČVUT snažím seznámit, abych ji ke své práci mohl využít co nejlépe, a jsem konzultantem diplomanta, který ji využívá pro analýzu mých modelů.
Nedávno jste získal prestižní cenu, Prémii Jana Friče, kterou uděluje Astronomický ústav AV ČR mladým pracovníkům za mimořádné výsledky. Za co jste ji dostal?
Cena se uděluje za výsledky, které byly publikované v posledních pěti letech a přispívají k prestiži Astronomického ústavu AV ČR v mezinárodním srovnání. Ocenění jsem tedy dostal za sérii vědeckých článků, které se zabývají podrobnou studií hvězdné dynamiky a vývojem hvězdokup. Dva z nich byly loni publikovány v rámci MERITu a několik dalších shrnuje výzkum, kterým jsem se zabýval v Americe.
Na konci příběhu hvězd stojí lidé
Kromě vědecké kariéry se podílíte i na jiných aktivitách v rámci popularizace astronomie a výuce mladé generace astronomů. Nyní jste například členem Ústřední komise České astronomické olympiády a redaktorem českého časopisu Astropis. Jak vše dokážete skloubit dohromady?
Když je potřeba, člověk sedí o víkendu a opravuje práce studentů. Když máme uzávěrku čísla Astropisu, který vychází čtyřikrát až pětkrát ročně, tak strávím víkend nebo nějakých pár večerů tím, že píši a sázím články. Zvládnout se to dá a rozhodně si myslím, že je pro mě přínos, že jsem vůbec začal a zatím nepřestal. Je zajímavé, že jsem s oběma aktivitami, které pro mě byly nejprve jen smysluplnými brigádami v rámci bakalářského studia, začal ve stejný čas, protože jsou hodně propojené. Lidé, kteří dělají pro Astropis, se ve několika případech podílejí i na olympiádě.
Václav Pavlík před pražskou observatoří Astronomického ústavu AV ČR
Jaké by měl mít znalosti účastník Astronomické olympiády, jaká bývá v ČR účast a našel jste v ní třeba budoucího kolegu?
Ve škole se o astronomii moc neučí, takže většina znalostí našich žáků je výsledek samostudia. I tak ale studenti excelují a máme každoročně úspěchy i na mezinárodních olympiádách. S účastí je to většinou mezi 8 až 10 tisíci dětmi ročně. Co se budoucích kolegů týče, je zde významné propojení a někteří jsou na Matfyzu nebo na AV ČR. Bývalí účastníci jdou typicky studovat buďto vědecké obory nebo např. informatiku, lékařství a ekonomii. Všichni se ale shodnou na tom, že zkušenost z Astronomické olympiády je posunula hodně dopředu, i když se pak astronomií již profesně nezabývají.
Působil jste i v pražském Planetáriu. Jaká byla vaše náplň práce a využíváte nabyté zkušenosti i v rámci výzkumu?
V Planetáriu jsem pracoval jako člen programového oddělení a naučil jsem se dvě hodně důležité věci. Jedna je přednášet před lidmi. Byl jsem vždycky nervózní, když jsem měl před někým mluvit a najednou jsem stál před sálem, kde bylo 150 lidí, kteří čekali, že jim něco řeknu. Dnes se mi tyto zkušenosti neskutečně hodí – myslím, že mám dobrý přednes na konferencích a před publikem, a že dokážu lidi zaujmout. A druhá věc je, že jsem se naučil ještě o něco líp vysvětlovat složitá témata laikům. V neposlední řadě bych zmínil, že díky práci v Planetáriu jsem se dostal i k překladům knih, což mě také profesně posunulo.
Jak byste laikovi vysvětlil, v čem je Váš výzkum důležitý?
Dá se to vysvětlit různými způsoby. Je nutné být upřímný – výzkum, který dělám, je základní. To znamená, že v průmyslu nemá uplatnění hned. Nicméně na základním výzkumu pak vždy stojí aplikovaný výzkum a část z něj lze pak posunout dál do průmyslového využití. Je tedy jasné, že moje bádání nesníží cenu chleba. Na druhou stranu se však snažím ty základy, co vytvořím, dělat nejlíp, jak je to možné, aby byly porovnatelné s něčím, co reálně existuje. Teoretické modely hvězdokup nejsou jen abstraktní koncept, ale pomáhají i s plánováním budoucích pozorovacích misí.
K čemu to může přispět, to je věc druhá věc. Můj výzkum může pomoct v pochopení, jak vznikl vesmír, jak rychle vznikly galaxie, jak v nich vznikly hvězdokupy a hvězdy a jakou roli vlastně hrajeme ve vesmíru my. Jakmile ten příběh hvězd odvyprávíte, tak na jeho konci stojí lidé a naše Slunce, které také vzniklo v nějaké hvězdokupě společně s celou Sluneční soustavou.
Další cesta, jak astronomický výzkumu uplatnit, je prostřednictvím metod, které používáme. Je velké propojení mezi astronomií a medicínou, protože techniky, které se používají v rádiové a rentgenové astronomii, se dají úplně stejně použít při analýze lékařských snímků z magnetické rezonance (MRI). Když hledáte nějaké artefakty nebo struktury na snímcích z MRI, používáte hodně podobné algoritmy, jako když hledáte hvězdy nebo nějaké struktury z radiových snímků. Tento průnik existuje desítky let, jen se o něm asi tolik nemluví.
Václav Pavlík je také autorem dvou knížek pro děti
Zmínil jste i překlady knih. Kolik jich už máte na svědomí a jaké?
Zatím tři. První překlad byl „Atlas hvězd“ od Eleny Percivaldi, který jsem dělal společně s Jakubem Rozehnalem (ředitelem Planetária). Protože jsem se asi osvědčil, oslovili mě ze Slovartu znovu, abych jim přeložil knihu od Leonarda Mlodinowa „Stephen Hawking ‒ Paměti o přátelství a fyzice“ a pak „Svět podle fyziky“ od Jima Al-Khaliliho. Obě mě hodně bavily. Následné nabídky jsem už musel odmítat kvůli nedostatku času. Když jsem se vrátil z Ameriky, přemýšlel jsem, jakým způsobem svůj výzkum sdělit širší veřejnosti i mimo časopis Astropis. Napsal jsem ve spolupráci s nakladatelstvím Aventinum dvě knížky pro děti – jednou z nich je pohádka „O zmizelé hvězdě“, která je inspirovaná hvězdou Betelgeuze.
Chtěl byste se někdy do vesmíru podívat?
Mám trochu vnitřní rozpor. Hlava říká ano, ale potom si žaludek vzpomene, že se mu dělá špatně i na horských dráhách, tak úplně nevím. Ale podívat bych se tam určitě chtěl, musel bych ale najít někoho, kdo by to zaplatil.
Autorka: Lenka Kuběnová Vaškebová (Vědavýzkum.cz), editor Michal Ježek
Václav Pavlík se už od počátku své kariéry zabývá modelováním hvězdokup. Po doktorátu se jako postdoc přesunul do USA na tři roky. Nyní působí na Astronomické ústavu AV ČR a v rámci programu MERIT Středočeského inovačního centra rozvíjí výzkum vývoje hvězdokup. Dále se podílí na Astronomické olympiádě nebo působí jako redaktor v časopisu Astropis. V rámci své kariéry působil v pražském Planetáriu, přeložil několik populárních knih a dokonce napsal i dvě pohádky pro děti.
