Badania przyciągnęły Michaela McDonalda i nie pozwoliły mu odejść

Znakomity student matematyki, nauk ścisłych i informatyki, Michael McDonald był letni, jeśli chodzi o karierę w którejkolwiek z tych dziedzin. Dopiero gdy aktywnie włączył się w proces odkrywczy związany z badaniami astronomicznymi, zakochał się zawodowo.

„Myślę, że mogłem zostać programistą w alternatywnym wszechświecie, gdzie celowałem na uniwersytecie” — mówi McDonald, profesor nadzwyczajny w Instytucie Astrofizyki i Badań Kosmicznych McDonald’s Kavli. „Ale moje pierwsze doświadczenie z badaniami astronomicznymi było tak naprawdę pierwszym razem, gdy pomyślałem, że jest to coś, co mógłbym robić przez resztę życia”.

Na pierwszym roku na Queen’s University w Ontario w Kanadzie MacDonald zapytał profesora Stefana Corto, czy mógłby z nim pracować przez lato. To lato zmieniło wszystko dla MacDonalda.

„To dało mi pierwszy smak badań i przywiodło mnie na Mauna Kea na Hawajach, aby po raz pierwszy użyć teleskopu klasy badawczej” – mówi. „To było zmieniające życie doświadczenie i od razu zagłębiłem się w badania i od tamtej pory nie zwalniam tempa”.

McDonald ma trzy stopnie naukowe na Queen’s University: dwa tytuły licencjata, jeden z matematyki i statystyki oraz jeden z astrofizyki, a także tytuł magistra astronomii. z astrofizyki na University of Maryland, ubiegał się o stypendia i otrzymał najwyższe kanadyjskie i australijskie nagrody, a także stanowisko niezwiązane z stypendiami w MIT u Marka Bautza, starszego naukowca i współdyrektora MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research .

MacDonald, który naprawdę chciał dostać stypendium NASA Hubble lub Einstein Fellowship, wiedział, że brakuje mu miejsca Einsteina tylko o jedno miejsce — w tym roku przyznano im sześć nagród, a on był siódmy. McDonald mówi, że spędził dużo czasu z żoną nad tym, co robić, po czym odrzucił stypendia z Kanady i Australii i objął posadę w MIT, aby w następnym roku móc ubiegać się o stypendium Einstein-NASA Hubble.

„Sprawdziłem wszystkich, którzy znajdowali się przede mną na listach Hubble’a/Einsteina i zidentyfikowałem obszary, w których byłem słaby”, mówi. „Spędziłem ten pierwszy rok w MIT, pracując przez wiele godzin i pokonując rozproszenia najlepiej, jak potrafiłem, aw latach 2011-2012 opublikowałem siedem artykułów jako pierwszy autor”.

MacDonald przedstawił zarówno Einsteina, jak i Hubble’a oraz przyjął stypendium NASA Hubble Fellowship.

Obecnie profesor nadzwyczajny fizyki w Instytucie Astrofizyki i Badań Kosmicznych MIT, MacDonald jest najbardziej znany z odkrycia gromady galaktyk Phoenix. Naukowcy odkryli w latach 80., że gromady galaktyk są wypełnione gorącym, krążącym gazem, który musi ostatecznie ostygnąć, napędzając powstawanie nowych gwiazd, mówi MacDonald. W latach 90. i 2000. nie znaleziono żadnych dowodów na to ochłodzenie ani wynikające z niego formowanie się gwiazd, a naukowcy w większości porzucili pomysł wypływów chłodzących.

W 2012 roku McDonald i jego zespół wykryli „dobre chłodzenie” w gromadzie gromady Phoenix. Do dziś „pozostaje jedynym tego rodzaju systemem, jaki odkryliśmy, co czyni go cennym laboratorium do badania różnorodnych rzadkich zjawisk fizycznych” związanych z naturą i pochodzeniem wszechświata – mówi.

Aby wyjaśnić, dlaczego oczekuje się, że gorący gaz ochłodzi się w gromadach galaktyk, dlaczego większość gromad nie wykazuje oznak chłodzenia i dlaczego gromada Feniks jest inna, MacDonald został zacytowany w 2019 r., używając analogii, techniki wyjaśniającej, w której przoduje.

Porównaj grupę Węgrów z filiżanką kawy Powiedz MIT News To znaczy: „To filiżanka kawy o temperaturze 10 milionów stopni, ale nawet filiżanka kawy o temperaturze 10 milionów stopni wystygnie”. Jednak większość gromad galaktyk zachowuje się jak filiżanka kawy na ciepłym talerzu. „Najcieplejsza to czarna dziura w centrum galaktyki, a każda obserwowana gromada ma ciepłe wnętrze”.

Z wyjątkiem gromady Phoenix.

Czarna dziura w jej centrum nie jest w stanie zapobiec całkowitemu ochłodzeniu gorącego gazu w galaktyce, wyjaśnił MacDonald, dodając, że filiżanka kawy o temperaturze 10 milionów stopni została postawiona na blacie zamiast podgrzewania. talerz, pozwalając mu ostygnąć na tyle, aby uformowały się nowe gwiazdki.

Używanie przez McDonalda takich metafor, zwłaszcza w artykułach prasowych lub podczas przemawiania do publiczności, jest umiejętnością, którą uważa za bardzo przydatną.

„Ogrom i złożoność przestrzeni jest naprawdę trudny do zrozumienia dla nas wszystkich, a upraszczanie metafor to długa droga” — mówi. „Robię to również dla siebie, co pomaga mi tworzyć nowe koncepcje lub odkrywać”.

Inną strategią, której MacDonald używa, aby nadać sens koncepcji, którą uważa za trudną, jest odłożenie na półkę, aby podświadomy umysł mógł przejąć kontrolę. „Kiedy utknę w czymś lub nie do końca to rozumiem, zwykle dość szybko odkładam to na bok i przechodzę do czegoś, nad czym mogę zrobić postęp” – mówi. „Zwykle w ciągu 24 godzin, czy to w łóżku, pod prysznicem, czy w pociągu, robię postępy, a potem wracam do tego ponownie.

„Jako nerd komputerowy prowadzę wiele prac w tle”.

Początkowe odkrycie gromady Feniks opierało się na stosunkowo małym i starszym teleskopie. Gdy zespół McDonald’s dowiedział się więcej na ten temat, użył potężniejszych teleskopów, w tym Teleskopu Magellana w Chile i wreszcie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. MacDonald mówi, że trzy obrazy przedstawiające te fazy obserwacji – pierwsze opublikowane w 2012 r., a ostatnie w 2019 r. – pokazują „jak uprawiasz naukę”.

„Najpierw uzyskaliśmy obraz gromady Feniksa za pomocą teleskopu, który łatwo było uzyskać na czas” – mówi. „Kiedy zdaliśmy sobie sprawę, że to ekscytujący system, przeszliśmy do ulepszonego obiektu, co zmotywowało nas do udania się do najlepszego obiektu”.

„Gdybyśmy od razu poprosili o dane z Teleskopu Hubble’a, wybuchnęlibyśmy śmiechem, ponieważ w tamtym momencie nie mieliśmy istotnego powodu, aby marnować najważniejszy zasób astronomii. Nauka czasami zajmuje dużo czasu.”

To właśnie ten proces i wynikające z niego odkrycia nadal motywują McDonald’s.

„Istnieje stara książka zatytułowana„ Cosmic Discovery ”, w której argumentowano, że za każdym razem, gdy patrzymy na niebo w nowy sposób, przy znacznie ulepszonej technologii (zarówno pod względem jakości obrazu, jak i długości fali światła), odkrywamy zupełnie nowe zjawiska” – powiedział. mówi. „To jest to, co mnie najbardziej ekscytuje – klasa nowych rzeczy, które się tam czają, dla których nie mamy jeszcze nazw”.