Już jako mała dziewczynka lubi czytać popularnonaukowe książki. Dostaje je w prezencie na urodziny i święta. Telewizja? Owszem, ale programy i dokumenty o "działaniu" świata.
- To, jak jest zbudowany, dlaczego zachodzą w nim różne zjawiska. Chciałam znać odpowiedzi na pytania, w stylu: "Czym jest energia". Intrygowało mnie to - opowiada.
Siostrze bliźniaczce pomaga w biologii, chemii i fizyce. Ta odwdzięcza się podczas lekcji języka polskiego. Przychodzi czas wyboru studiów. Mama proponuje "bardziej praktyczny" kierunek - np. medycynę, architekturę. 19-letnia wówczas Ola - kompromisowo, zamiast astronomii - wybiera fizykę techniczną na Politechnice Warszawskiej.
- Jej sugestie wynikały z dobrej woli. Obawiała się, że po fizyce czy astronomii trudno mi będzie znaleźć pracę. Jednak teraz rynek wygląda zupełnie inaczej. Ich absolwent może zatrudnić się praktycznie w każdym dziale analitycznym w firmie czy też banku. Moi bliscy wierzyli we mnie od zawsze, chociaż może sami nie zawsze podzielali moje zainteresowania. A mama... teraz chyba jest ze mnie dumna (śmiech).
Powstaje po "śmierci" gwiazdy
Podczas studiów Aleksandra zaczyna interesować się fizyką komputerową i symulacjami numerycznymi.
- Cały czas najbardziej intrygowały mnie obiekty astrofizyczne. Pomyślałam, że idealnie będzie zająć się połączeniem symulacji numerycznych, w których czułam się dość dobrze, z jakimś ciekawym zagadnieniem astrofizycznym np. z ewolucją gwiazd. Na drugi stopień studiów wybrałam astronomię na Uniwersytecie Warszawskim. Początkowo miałam więc pewne zaległości. Zdecydowałam się na pisanie pracy magisterskiej u profesora Krzysztofa Belczyńskiego, obecnego promotora, zajmującego się dokładnie tym, co mnie interesowało - symulacjami komputerowymi ewolucji masywnych gwiazd w układach podwójnych - takich, których masa początkowa to więcej niż około 20 mas Słońca.
Tak trafia na czarne dziury - obiekty tak masywne i zwarte, że - z powodu grawitacji - nic, nawet światło, nie może ich opuścić. Do ich powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Takie warunki fizyczne powstają po "śmierci" bardzo masywnej gwiazdy o początkowej masie większej niż ok. 20 mas Słońca.
Gdybyśmy - teoretycznie - wpadli do czarnej dziury (o co często pytani są astrofizycy), pole grawitacyjne oddziaływałoby z trochę inną siłą na nasze stopy (znajdujące się bliżej czarnej dziury) niż na naszą głowę. Mogłoby to prowadzić do coraz większego rozciągnięcia naszego ciała, tak zwanej spaghettizacji. W pewnym momencie różnica siły pomiędzy dolną i górną częścią nas mogłaby stać się na tyle duża, że po prostu zostalibyśmy rozerwani. Natomiast dokładny scenariusz takiego wydarzenia zależy od parametrów czarnej dziury: jej masy oraz rotacji.
Istnienie abstrakcyjnych obiektów o cechach czarnych dziur jako pierwsi rozważają w XVIII wieku między innymi John Michell i Pierre Simon de Laplace. Natomiast to, czy rzeczywiście znajdują się we Wszechświecie, jeszcze kilkadziesiąt lat temu budziło wątpliwości wśród astrofizyków.
"Proroctwo" Einsteina
Czarnych dziur nie widzimy. Nie widzimy także złączenia się ich układów podwójnych, ale jeśli takie złączenie nastąpi wystarczająco blisko, możemy się o nim dowiedzieć dzięki wyemitowanym falom grawitacyjnym. Ich istnienie "przewidział" - w ramach ogólnej teorii względności - Albert Einstein.
- Łączący się układ podwójny czarnych dziur generuje fale grawitacyjne, czyli niewielkie zaburzenia rozchodzące się w czasoprzestrzeni. Docierają do ziemi, a my możemy się o tym dowiedzieć dzięki detektorom fal grawitacyjnych: dwóm instrumentom LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) w USA oraz Virgo we Włoszech. Już za czasów Einsteina wiedziano, że to zjawisko niezwykle subtelne. Takie, którego prawdopodobnie ludzkość nigdy nie będzie w stanie wykryć. Natomiast dzięki rozwijaniu teorii fal grawitacyjnych - tu jedną z ważnych postaci był polski profesor Andrzej Trautman - ale też dzięki ogromnemu postępowi technologicznemu i pracy wielu teoretyków oraz eksperymentatorów udało się zaprojektować i stworzyć wspomniane detektory i przewidzieć, jak będzie wyglądał sygnał. Dzięki temu wiemy nie tylko o przejściu fali grawitacyjnej. Możliwe jest też oszacowanie parametrów tego układu.
Jak to działa? Dzięki pracy trzech różnych, odległych od siebie detektorów, możemy ocenić kierunek, z jakiego przyszła do nas fala. Dostajemy też informację o odległości, z jakiej nadszedł sygnał. Jeśli jest on wystarczająco silny, można oszacować, jakie były masy czarnych dziur tworzących układ, który się złączył. Możemy też uzyskać pewne informacje na temat o ich rotacji.
- To dla nas, naukowców, bezcenne. Istnieje bardzo dużo różnych modeli teoretycznych, bo w całej naszej wiedzy o ewolucji podwójnych gwiazd jest sporo niepewności. Przykład? Choćby to, jak przebiega transfer masy w układzie podwójnym z jednej gwiazdy na swojego towarzysza. Dzięki znajomości parametrów tych czarnych dziur, które rzeczywiście istnieją we Wszechświecie, możemy wykluczyć dany model teoretyczny opisujący fizykę, bo - na przykład - wiemy, że nie potrafi on odtworzyć tego, co obserwujemy.
Instrumenty LIGO oraz Virgo pracują z niewyobrażalną precyzją i dokładnością. W połączeniu z zaawansowanymi algorytmami komputerowymi, wspierającymi redukcję szumów, analizę danych i wychwytywanie sygnałów, są w stanie zarejestrować zjawisko o amplitudzie jeszcze kilka rzędów wielkości mniejszą od protonu.
- Nic dziwnego, że sto lat temu naukowcy sądzili, że nigdy nie będzie się dało tego zarejestrować.
Czarne dziury w naszej Galaktyce
Obecnie Aleksandra bada to, jak mogą powstawać układy podwójne czarnych dziur, które są wykrywane przez wspomniane detektory fal grawitacyjnych. Natomiast w swojej pracy magisterskiej stworzyła syntetyczny katalog czarnych naszej Galaktyki, Drogi Mlecznej.
- To był katalog oparty na symulacji komputerowej populacji gwiazdowych odpowiadającym naszej Galaktyce. Droga Mleczna składa się z trzech głównych części - wybrzuszenia w centrum, dysku, w którym znajduje się m.in. nasz układ planetarny oraz halo galaktycznego, czyli obrzeży naszej galaktyki. W tych częściach Galaktyki są różne populacje gwiazdowe - powstałe w innym czasie i o innym składzie chemicznym. Moim zadaniem było opracowanie modelu odzwierciedlającego, jak w przybliżeniu te populacje gwiazdowe tworzyły się w różnych częściach Galaktyki (w jakim tempie i z jakim składem chemicznym), a następnie wygenerowanie syntetycznej populacji czarnych dziur, która mogła utworzyć się w Galaktyce od początku jej powstania do chwili obecnej. Oszacowałam też ich różne właściwości, na przykład ich masy, to czy mają "towarzysza", jaki jest typowy układ podwójny, w którym może znajdować się czarna dziura. I parametry ich orbity - istotna rzecz. Takie dane są potrzebne osobom planującym misje kosmiczne mające na celu "polowanie" na czarne dziury w układach podwójnych lub z udziałem tzw. soczewkowania grawitacyjnego.
Katalog wykazuje, że w naszej Galaktyce obecnie znajduje się około 150 milionów czarnych dziur.
- Tempo powstawania czarnych dziur (końcowych produktów masywnych gwiazd) jest oczywiście związane z tempem formowania się gwiazd. Jeśli mieliśmy wzrost w tempie tworzenia się gwiazd w danym okresie istnienia Galaktyki, to spodziewamy się, że za około 3-5 mln lat będzie wzrost też w liczbie powstających czarnych dziur. Inny czynnik wpływający na tempo tworzenia czarnych dziur to metaliczność, czyli skład chemiczny gwiazd zmieniający się z czasem, na skutek wybuchu supernowych dostarczających dodatkowych pierwiastków ciężkich do otoczenia.
Czy czarne dziury to wciąż nie do końca zbadany temat?
- Tak. Wciąż jest mnóstwo przeróżnych pytań dotyczących różnych aspektów czarnych dziur. Te, którymi ja się zajmuję, to tzw. czarne dziury pochodzenia gwiazdowego. Produkty ewolucji masywnych gwiazd. Natomiast, czy istnieje coś takiego, jak pierwotne czarne dziury, czyli takie, które nie powstały w wyniku ewolucji gwiazdowej, ale na samym początku Wszechświata, na skutek lokalnych fluktuacji gęstości? Tego nie wiemy. Jeśli są, masy i właściwości mają zapewne inne niż te pochodzenia gwiazdowego. Wciąż zagadką pozostaje także np. kwestia istnienia czarnych dziur, których masy to od około 1000 mas Słońca do setek tysięcy, czyli tak zwane średniomasywne czarne dziury. Nigdy nie udało się potwierdzić ich istnienia. Obserwujemy natomiast tzw. czarne dziury supermasywne - olbrzymy, których masy to od miliona do miliardów mas Słońca. Znajdują się one w centrach galaktyk, także w centrum naszej Galaktyki Drogi Mlecznej.
Stypendium i wyróżnienie
Za swoją naukową działalność Aleksandra otrzymuje w czerwcu (wraz ze współpracownikami zaproponowała scenariusz, jak powstają układy czarnych dziury o asymetrycznych masach) wyróżnienie im. prof. Adama Sobiczewskiego przyznawane młodym naukowcom prowadzącym badania w dziedzinie matematyki, fizyki teoretycznej bądź astronomii.
Jest również stypendystką programu START 2022. Jej plany? Supernowe.
- Współpracujemy z grupą z USA, z Los Alamos. Tworzą oni szczegółowe symulacje samego wybuchu supernowych, a my natomiast adaptujemy ich wyniki do naszych badań. Na tej podstawie przewidujemy, jak różne modele supernowych wpływają na kosmologiczną populację ciasnych układów podwójnych czarnych dziur, która mogłaby zostać zarejestrowana przez detektory LIGO i Virgo.
Skłodowska-Curie miałaby dziś lepiej
W astronomii wciąż liczbowo dominują mężczyźni. Aleksandra interesująca się tą dziedziną nauki, jako kobieta, jest w mniejszości. Jak mówi, sytuacja pań w środowisku uczelnianym ulega poprawie.
- Na pewno nie wygląda tak, jak kiedyś, że kobiety padały ofiarami oczywistej dyskryminacji, miały ogromnie utrudnioną ścieżkę kariery. Obecnie, bazując na moim osobistym doświadczeniu, taka zewnętrzna, wręcz systemowa dyskryminacja jak dawniej nie jest problemem. Jeśli już, raczej od starszego pokolenia naukowców (mężczyzn 70 plus) można usłyszeć jakiś komentarz odnoszący się do płci. Choć - oczywiście - duża część starszych profesorów szanuje kobiety w nauce i całkowicie przystosowała się do nowego porządku. Duża część młodszych profesorów jest wrażliwa na kwestie ewentualnej dyskryminacji kobiet i stara się jej przeciwdziałać. Wśród doktorantów, moich rówieśników, mam wrażenie, że płeć nie gra już roli. Tak widzę sytuację ja.
Dobrą kropką nad i będzie anegdota z Japonii, którą Aleksandra odwiedziła w celach naukowych.
- Po spotkaniu podeszły do mnie dwie dziewczyny prowadzące badania, by zapytać o kwestię tego, że... w Polsce w naukach ścisłych jest tak wiele kobiet. Byłam w szoku, ale - niestety - w tym kraju panie wciąż są sporo niżej niż mężczyźni.
Naukowym autorytetem dla mojej rozmówczyni jest Maria Skłodowska-Curie. - Miała mocno pod górkę, na pewno ją to ukształtowało. By studiować to, co chce i zajmować się nauką musiała dużo poświęcić. Ciekawe, jak odnalazłaby się teraz...
Według niej to, co może wpływać na pozycję pań w nauce to wciąż kwestia wychowania, a nie czynników zewnętrznych.
- Często ograniczamy same siebie. Twierdzimy, że nie damy rady, umniejszamy wiedzę i osiągnięcia. Sądzimy, że każdy nas ocenia. Rzadziej zabieramy głos, bo nie chcemy się narazić. Te przekonania tkwią w głowie, przepracowałam je także ja. Mam nadzieję, że nasze przyszłe młode naukowczynie ostatecznie zwalczą to krzywdzące myślenie, a szanse na sukces dla kobiet i mężczyzn będą identyczne.