Burgerwetenschap Met een nieuwe app kan iedereen het licht van een sterexplosie signaleren. Terwijl kunstmatige intelligentie oprukt, blijkt de menselijke blik nog altijd van onschatbare waarde.
De eerste afbeelding van een zwart gat, gemaakt met behulp van de Event Horizon Telescope.
Tien miljoen jaar geleden stierf een ster in stilte. Haar kern implodeerde, een schokgolf joeg de buitenlagen de ruimte in. Wat overbleef, werd samengeperst tot een zwart gat. Het licht van die explosie reisde sindsdien door de kosmos – tot het vanavond, tien miljoen lichtjaar verderop, neerploft op een telescoopspiegel in Chili. Minuten later verschijnt hetzelfde beeld op het scherm van je telefoon. Jij bent de eerste mens op aarde die het ziet – en vastlegt.
Dat kan met de nieuwe Black Hole Finder-app: een zogeheten burgerwetenschapsproject (citizen science), waarin iedereen mag meehelpen bij de zoektocht naar zogenoemde transiënten: kosmische uitbarstingen, die als plotseling lichtpunt zichtbaar worden op een telescoopbeeld. Denk aan botsende sterren en supernova’s – exploderende zware sterren. Sommige van zulke gebeurtenissen kunnen uiteindelijk leiden tot zwarte gaten. Geen flitsende artist’s impressions, maar ruwe data – een lichtvlekje hier, een ruispatroon daar. Precies zoals sterrenkundigen het zelf zien.
Black Hole Finder is bedacht door sterrenkundige Peter Jonker van de Radboud Universiteit in Nijmegen. Jonker is gespecialiseerd in het detecteren en duiden van transiënten. De app koppelt gebruikers rechtstreeks aan BlackGEM, een aantal Nederlandse telescopen in Chili die de hemel continu afspeuren naar zulke signalen.
Elke waarneming wordt direct naar de app doorgestuurd. Als gebruiker krijg je drie beelden van hetzelfde stukje hemel: de nieuwe opname, een oudere opname en een verschilbeeld waarin alleen veranderingen zichtbaar zijn. Een zoekplaatje dus, waar de derde afbeelding de oplossing al weggeeft. Verschijnt er een wit vlekje, dan is de vraag: is dit een echte sterexplosie, of iets anders – een fout in de detector, een kosmisch deeltje dat de detector raakt of een passerende satelliet? Met een paar tikken op het scherm geef je je oordeel. Wat het stipje precies is, bepalen astronomen pas later, na vervolgwaarnemingen. Maar door honderden mensen tegelijk te laten meekijken, worden echte astronomische verschijnselen sneller uit de ruis gefilterd.
De app laat drie beelden zien: de nieuwe opname, een oudere opname en een verschilbeeld.
Je zult misschien denken: leuke bezigheidstherapie voor sterrenkundefans, maar is dit niet typisch een klusje voor AI? Jonker ziet dat anders. „Waar mensen goed in blijven, en ik weet niet of AI dat volledig zal overnemen, is context”, zegt hij. Een lichtstipje op een beeld is niet zomaar een stipje. Staat het naast een melkwegstelsel? Dan is de kans groot dat het daarbij hoort, en dus interessant genoeg voor vervolgwaarnemingen. „Zulke associaties ziet een mens meteen. Je kunt er AI voor trainen, maar dat is lastig en mogelijk duur.”
Naast die context speelt ook reactiesnelheid een rol. De beelden komen vrijwel direct na de waarneming binnen. Voor sommige uitbarstingen telt elke minuut: je wilt er rap bij zijn, voordat het signaal vervaagt. „We hebben niet overal ter wereld sterrenkundigen klaarzitten wanneer het in Chili nacht is”, zegt Jonker. „Met de app overbrug je dat: ergens is altijd iemand wakker die kan meekijken.” Zo ontstaat een continue stroom van ogen, verspreid over de wereld.
De app werd gebouwd door het Nederlandse bedrijf Pocket Science, dat zich specialiseert in burgerwetenschap. Het principe is eenvoudig: veel mensen leveren samen een enorme hoeveelheid waarnemingen. Daardoor ontstaat een meetnetwerk dat met een beperkt aantal instrumenten niet haalbaar is.
Dat levert soms verrassend harde wetenschap op. Met de iSPEX-app brachten duizenden Nederlanders luchtvervuiling in kaart met hun smartphone. De resultaten kwamen goed overeen met satellietmetingen en professionele meetstations, en bereikten bovendien een veel fijnere resolutie.
In de sterrenkunde, een wetenschap die draait op waarnemingen, heeft burgerwetenschap zich al langer bewezen. In Galaxy Zoo classificeerden vrijwilligers enorme aantallen sterrenstelsels en hielpen zo patronen bloot te leggen. In Planet Hunters ontdekten gebruikers exoplaneten die computers hadden gemist. Bij Loss of the Night bleek uit tienduizenden waarnemingen dat sterren sneller uit het zicht verdwijnen dan gedacht – een resultaat dat in een Science-publicatie belandde. Black Hole Finder past in dat rijtje.
Voordat gebruikers iets te zien krijgen in de app, is er al veel werk verricht. Promovenda Daniëlle Pieterse uit de groep van Jonker ontwikkelde software om voorgrondobjecten uit de datastroom te filteren. Dat zijn vooral nabije planetoïden, die niets met sterexplosies te maken hebben. „Je wilt niet dat de app volloopt met rondvliegende stenen uit het zonnestelsel”, zegt ze. Haar algoritme koppelt waarnemingen aan bekende banen van ruimterotsen en verwijdert die signalen voordat ze in de app verschijnen. Wat overblijft is een schonere selectie, met meer kans op echte gebeurtenissen.
Sterrenkundige Steven Bloemen, eveneens van de Radboud Universiteit, is project manager van BlackGEM. Zij aan zij met Jonker ontwikkelde hij de ‘sterrenkundige achterkant’ van de app. „Er zijn al transiënten via de app opgepikt voordat we ze zelf hadden gezien”, zegt hij. In een veld waar minuten het verschil kunnen maken, is dat geen detail.
Die snelheid is cruciaal omdat de app niet het eindpunt is, maar het begin van een keten. Zodra een veelbelovend signaal is gemarkeerd, volgen vervolgwaarnemingen met grotere telescopen, vaak in meerdere golflengtes tegelijk. „Je moet er op tijd bij zijn”, zegt Bloemen. „Anders kun je die spectra niet meer nemen en weet je dus ook nooit wat het was. Een belangrijke drijfveer daarbij is het opsporen van het licht dat hoort bij zwaartekrachtgolven – rimpelingen in de ruimtetijd die ontstaan bij botsingen van compacte sterren.”
Bloemen kijkt ondertussen alweer naar de volgende stap. Kunstmatige intelligentie speelt nu al een rol in het voorselecteren van beelden, en zal in de toekomst waarschijnlijk nog meer werk overnemen. Maar dat betekent niet dat de mens verdwijnt. Integendeel, zegt hij. De rol verschuift. Waar een model snel kan classificeren, kan een gebruiker helpen bij twijfelgevallen, bij context, of bij de beslissing of iets vervolgwaarnemingen waard is. En als ook dat geautomatiseerd raakt, ontstaat er weer een nieuwe taak. „Je blijft altijd iets overhouden waar menselijke interpretatie nodig is”, is zijn verwachting.
Zelfs als AI dit op termijn net zo goed kan, blijft de vraag of je dat ook moet willen. „Je kunt bladeren weghalen met een bladblazer”, zegt Jonker, „maar het kan ook met een hark. Met een hark werk je stiller en zuiniger, je ziet beter wat je doet en kunt bijsturen waar nodig. Sommige dingen kun je automatiseren, maar dat hoeft niet altijd – meedoen voegt iets toe.”
Voor Jonker levert Black Hole Finder een belangrijke bijvangst op: betrokkenheid. „Ons team wil laten zien hoe de wetenschappelijke methode werkt, en dat het een gezamenlijke inspanning is. Los van de wetenschappelijke oogst is dat voor ons een belangrijke drijfveer.”„Je moet ook de geest voeden”, zegt hij. „Mensen leven niet alleen van brood.” Sterrenkunde biedt ruimte voor verwondering – het besef dat je kijkt naar iets wat zich ver buiten je eigen wereld afspeelt, en toch ineens op je scherm verschijnt. „Die verwondering”, zegt Jonker, „die wil ik delen.”
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin