Selle aasta alguses komistasid astronoomid põneva leiu: tuhanded mustad augud on meie galaktika keskpunkti lähedal.
Röntgenpildid, mis seda avastust võimaldasid, ei olnud pärit mingist tipptasemel uuest teleskoobist. Samuti ei võetud neid hiljuti kasutusele - osa andmeid koguti peaaegu 20 aastat tagasi.
Ei, teadlased avastasid mustad augud vanu, pika arhiiviga andmeid kaevates.
Sellised avastused muutuvad ainult tavalisemaks, kuna “suurandmete” ajastu muudab teaduse tegemise viisi. Astronoomid koguvad iga päev plahvatuslikult suuremat hulka andmeid - nii palju, et kõigi arhiividesse maetud varjatud signaalide paljastamine võtab aastaid.
**********
Kuuskümmend aastat tagasi töötas tüüpiline astronoom suures osas üksi või väikeses meeskonnas. Tõenäoliselt oli neil juurdepääs oma koduasutuses auväärselt suurele maapinnal asuvale optilisele teleskoobile.
Nende vaatlused piirdusid suures osas optiliste lainepikkustega - enam-vähem sellega, mida silm näeb. See tähendas, et nad jätsid paljudest astrofüüsikalistest allikatest signaale, mis võivad väga madalsageduslikest raadiodest eraldada nähtamatut kiirgust kuni suure energiaga gammakiirteni. Enamasti pidi tahtmine astronoomia tegemiseks olla akadeemiline või ekstsentriline rikas inimene, kellel on juurdepääs heale teleskoobile.
Vanu andmeid talletati fotoplaatide või avaldatud kataloogide kujul. Kuid teiste vaatluskeskuste arhiividele ligipääs võib olla keeruline - ja amatöör-astronoomidele oli see praktiliselt võimatu.
Tänapäeval on vaatluskeskused, mis katavad kogu elektromagnetilise spektri. Kuna neid tipptasemel vaatluskeskusi ei tööta enam üksikud asutused, asutavad need tavaliselt kosmoseagentuurid ja need on sageli paljude riikide ühised jõupingutused.
Digiajastu saabumisega on peaaegu kõik andmed avalikkusele kättesaadavad vahetult pärast nende saamist. See muudab astronoomia väga demokraatlikuks - igaüks, kes soovib, võib analüüsida peaaegu kõiki uudiseid koostavaid andmekogumeid. (Ka teie võite vaadata Chandra andmeid, mis viisid tuhandete mustade aukude avastamiseni!)
Hubble'i kosmoseteleskoop (NASA) Need vaatluskeskused loovad uskumatult palju andmeid. Näiteks Hubble'i kosmoseteleskoop, mis töötab alates 1990. aastast, on teinud üle 1, 3 miljoni vaatluse ja edastab igal nädalal umbes 20 GB töötlemata andmeid, mis on muljetavaldav esmakordselt 1970. aastatel konstrueeritud teleskoobi jaoks. Tšiilis asuv Atacama suur millimeetrimassiiv loodab nüüd oma arhiividesse lisada iga päev 2 TB andmeid.
**********
Astronoomiliste andmete arhiivid on juba muljetavaldavalt suured. Kuid asjad hakkavad plahvatama.
Iga vaatluskeskuste põlvkond on tavaliselt vähemalt kümme korda tundlikum kui eelmine, kas parema tehnoloogia või seetõttu, et missioon on lihtsalt suurem. Sõltuvalt sellest, kui kaua uus missioon kestab, suudab see tuvastada sadu kordi rohkem astronoomilisi allikaid kui eelmised missioonid sellel lainepikkusel.
Näiteks võrrelge varase EGRETi gammakiirguse observatooriumi, mis lendas 1990ndatel, NASA lipulaeva missiooniga Fermi, mis saab tänavu 10-aastaseks. EGRET tuvastas taevas vaid umbes 190 gammakiirguse allikat. Fermi on nähtud üle 5000.
Praegu Tšiilis ehitatav optiline teleskoop Large Synoptic Survey Telescope kuvab iga paari öö tagant kogu taeva. See on nii tundlik, et tekitab uutest või mööduvatest allikatest 10 miljonit hoiatust öö kohta, viies 10 aasta pärast kataloogi, milles on üle 15 petabaadi.
2020. aastal valminud ruutkilomeetri massiiv on kõige tundlikum teleskoop maailmas, mis suudab tuvastada kuni 50 valgusaasta kaugusel asuvate võõraste tsivilisatsioonide lennujaamade radarijaamu. Ainult ühe tegevusaasta jooksul loob see rohkem andmeid kui kogu Internet.
Need ambitsioonikad projektid panevad proovile teadlaste võime käsitleda andmeid. Pilte tuleb automaatselt töödelda - see tähendab, et andmeid tuleb vähendada hallatava suuruseni või muuta need lõpptooteks. Uued vaatluskeskused suruvad arvutusvõimsuse ümbrikku, vajades rajatisi, mis on võimelised töötlema sadu terabaiti päevas.
Saadud arhiivid - kõik avalikult otsitavad - sisaldavad miljon korda rohkem teavet kui see, mida saab hoida teie tüüpilisel 1 TB varukoopial.
**********
Andmete puudujääk muudab astronoomia rohkem koostööl põhinevaks ja avatumaks teaduseks kui kunagi varem. Tänu Interneti-arhiividele, jõulistele õpikogukondadele ja uutele teavitusalgatustele saavad kodanikud nüüd teaduses osaleda. Näiteks saab arvutiprogrammi igaüks kasutada oma arvuti jõudeoleku aega, et aidata gravitatsioonilaineid otsida mustade aukude kokkupõrkest.
See on põnev aeg ka teadlastele. Minusugused astronoomid uurivad sageli füüsilisi nähtusi ajaliselt nii tüütult kui tavaliselt inimese eluaeg, et reaalajas nende jälgimine lihtsalt ei juhtu. Sündmused nagu tüüpiline galaktika ühinemine - mis täpselt kõlab - võib kesta sadu miljoneid aastaid. Kõik, mida me jäädvustada saame, on hetktõmmis, nagu üks foto kaadris autoõnnetuse videost.
Siiski on mõned nähtused, mis esinevad lühema ajakavaga, võttes vaid paarkümmend aastat, aastat või isegi sekundeid. Nii avastasid teadlased uues uuringus need tuhanded mustad augud. See on ka see, kuidas nad hiljuti mõistsid, et lähedalasuva kääbusgalaktika keskpunkti röntgenkiirguse kiirgus on tuhmunud alates selle esmakordsest avastamisest 1990ndatel. Need uued avastused viitavad sellele, et aastakümnete pikkuseid arhiiviandmeid leidub veelgi.
Musta auguga kuuma gaasi juga hiiglaslikus elliptilises galaktikas M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn ja R. van der Marel (STScI), C. Norman (Johns Hopkinsi ülikool) ja M. Nakamura (Academia Sinica) )) Enda töös kasutan Hubble'i arhiive filmide tegemiseks “düüsidest”, kiiretest plasmatest, mis väljutatakse taladest mustadest aukudest. Kasutasin lähedal asuvas galaktikas M87 reaktiivlennukist filmi tegemiseks üle 400 töötlemata pildi, mis hõlmasid 13 aastat. See film näitas esmakordselt plasma keerdumist, mis näitas, et joa on spiraalse ehitusega.
Selline töö oli võimalik ainult seetõttu, et teised vaatlejad juhtusid muul otstarbel just lasteaias käies jäädvustama mind huvitavast allikast pilte. Kuna astronoomilised pildid muutuvad suuremaks, suurema eraldusvõimega ja üha tundlikumaks, muutub selline uurimistöö normiks.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Eileen Meyer, füüsika abiprofessor, Marylandi ülikool, Baltimore'i maakond
