În unele privințe, domeniul astronomiei a fost unul în schimbare rapidă. Noile progrese în tehnologie au permis explorarea de noi regimuri spectrale, noi metode de achiziție de imagini, noi metode de simulare și multe altele. Dar în alte privințe, încă facem același lucru ca acum 100 de ani. Facem imagini, ne uităm să vedem cum s-au schimbat. Împărțim lumina în diferitele ei culori, căutând emisia și absorbția. Faptul că o putem face mai repede și la distanțe mai mari ne-a revoluționat înțelegerea, dar nu și metodologia de bază.
Dar recent, domeniul a început să se schimbe. Zilele astronomului singuratic la ocular au trecut deja. Datele sunt preluate mai repede decât pot fi procesate, stocate în moduri ușor accesibile, iar echipe internaționale masive de astronomi lucrează împreună. La recenta întâlnire internațională a astronomilor de la Rio de Janeiro, astronomul Ray Norris de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) din Australia a discutat despre aceste schimbări , cât de departe pot merge, ce am putea învăța și ce am putea pierde.
Observatoare
Unul dintre modurile în care astronomii au schimbat mult timp câmpul este prin colectarea mai multă lumină, permițându-le să privească mai adânc în spațiu. Acest lucru a necesitat telescoape cu o putere mai mare de captare a luminii și, ulterior, cu diametre mai mari. Aceste telescoape mai mari oferă, de asemenea, beneficiul unei rezoluții îmbunătățite, astfel încât beneficiile sunt clare. Ca atare, telescoapele aflate în fazele de planificare au nume care indică dimensiuni imense. „Over Whelmingly Large Telescope” (OWL) de la ESO, „Extremely Large Array” (ELA) și „Square Kilometer Array” (SKA) sunt toate telescoape masive care costă miliarde de dolari și implică resurse din numeroase națiuni.
Dar pe măsură ce mărimile cresc, la fel crește și costul. Deja, observatoarele constrâng bugetele, mai ales în urma unei recesiuni globale. Norris afirmă: „Pentru a construi telescoape și mai mari în douăzeci de ani, va costa o parte semnificativă din bogăția unei națiuni și este puțin probabil ca vreo națiune sau grup de națiuni să stabilească o prioritate suficient de mare astronomiei pentru a finanța un astfel de instrument. Deci, astronomia poate atinge dimensiunea maximă a telescopului care poate fi construit în mod rezonabil.”
Astfel, în loc de fixarea asupra puterii și rezoluției luminii, Norris sugerează că astronomii vor trebui să exploreze noi domenii de potențială descoperire. Din punct de vedere istoric, descoperiri majore au fost făcute în acest mod. Descoperirea exploziilor Gamma-Ray a avut loc atunci când regimul nostru de observație a fost extins în intervalul de energie înaltă. Cu toate acestea, intervalul spectral este destul de bine acoperit în prezent, dar alte domenii au încă un potențial mare de explorare. De exemplu, pe măsură ce au fost dezvoltate CCD, timpul de expunere pentru imagini a fost scurtat și au fost descoperite noi clase de stele variabile. Expunerile de durată și mai scurtă au creat domeniul asterosismologiei. Odată cu progresele în tehnologia detectoarelor, această limită inferioară ar putea fi împinsă și mai mult. Pe de altă parte, stocarea de imagini pe perioade lungi de timp poate permite astronomilor să exploreze istoria obiectelor individuale mai detaliat decât oricând.
Acces la date
În ultimii ani, multe dintre aceste schimbări au fost promovate de programe mari de sondaje, cum ar fi 2 Micron All Sky Survey (2MASS) și All Sky Automated Survey (ASAS) (doar pentru a numi două dintre ele). numeroase anchete la scară largă ). Cu aceste depozite mari de date precolectate, astronomii pot accesa datele astronomice într-un mod nou. În loc să propună timpul telescopului și apoi să spere ca proiectul lor să fie aprobat, astronomii au acces sporit și neîngrădit la date. Norris propune că, în cazul în care această tendință va continua, următoarea generație de astronomi ar putea face cantități mari de muncă fără a vizita direct un observator sau a planifica o cursă de observare. În schimb, datele vor fi colectate din surse precum Observatorul Virtual .
Desigur, va fi în continuare nevoie de date mai profunde și mai specializate. În acest sens, observatoarele fizice vor avea în continuare folosință. Deja, multe dintre datele preluate chiar și de la cursele de observare țintite ajung în domeniul public astronomic. În timp ce echipele care proiectează proiecte încă primesc prima transmitere a datelor, multe observatoare eliberează datele pentru utilizare gratuită după un timp alocat. În multe cazuri, acest lucru a făcut ca o altă echipă să preia datele și să descopere ceva pe care echipa originală a omis. După cum spune Norris, „multe descoperiri astronomice au loc după ce datele sunt eliberate altor grupuri, care sunt capabile să adauge valoare datelor combinându-le cu date, modele sau idei care este posibil să nu fi fost accesibile designerilor de instrumente”.
Ca atare, Nelson recomandă încurajarea astronomilor să contribuie cu date în acest fel. Adesea, o carieră de cercetare se bazează pe un număr de publicații. Cu toate acestea, acest lucru riscă să-i pedepsească pe cei care petrec o cantitate mare de timp într-un singur proiect care produce doar o cantitate mică de publicare. În schimb, Nelson sugerează un sistem prin care astronomii ar câștiga recunoașterea și prin cantitatea de date pe care le-au ajutat să elibereze în comunitate, deoarece acest lucru crește și cunoștințele colective.
Procesarea datelor
Deoarece există o tendință clară către preluarea automată a datelor, este destul de natural ca o mare parte din procesarea inițială a datelor să poată fi la fel. Înainte ca imaginile să fie potrivite pentru cercetarea astronomică, imaginile trebuie să fie curățat de zgomot și calibrat . Multe tehnici necesită o prelucrare ulterioară, care este adesea plictisitoare. Eu însumi am experimentat asta la fel de mult dintr-un stagiu de vară de zece săptămâni la care am participat, a implicat sarcina repetitivă potrivirea profilelor la funcția de împrăștiere punctuală a stelelor pentru zeci de imagini și apoi respingerea manuală a stelelor care au fost defecte într-un fel (cum ar fi prea aproape de marginea cadrului și parțial tăiate).
Deși aceasta este adesea o experiență valoroasă care îi învață pe astronomii în devenire raționamentul din spatele proceselor, cu siguranță poate fi accelerată prin rutine automate. Într-adevăr, multe tehnici pe care le folosesc astronomii pentru aceste sarcini sunt cele pe care le-au învățat la începutul carierei și pot fi foarte depășite. Ca atare, rutinele de procesare automată ar putea fi programate pentru a utiliza cele mai bune practici actuale pentru a permite cele mai bune date posibile.
Dar această metodă nu este lipsită de propriile pericole. Într-un astfel de caz, noi descoperiri pot fi trecute în sus. Rezultatele semnificativ neobișnuite pot fi interpretate de un algoritm ca un defect al instrumentului sau o lovitură de raze gamma și respinse în loc să fie identificate ca un eveniment nou care merită o analiză suplimentară. În plus, tehnicile de procesare a imaginii pot conțin încă artefacte din tehnicile în sine. Dacă astronomii nu sunt cel puțin oarecum familiarizați cu tehnicile și capcanele acestora, ei pot interpreta rezultatele artificiale ca pe o descoperire.
Exploatarea datelor
Odată cu creșterea mare a datelor generate, astronomii vor avea nevoie de noi instrumente pentru a le explora. Au existat deja eforturi pentru a eticheta datele cu identificatori corespunzători cu programe precum Galaxy Zoo. Odată ce astfel de date sunt procesate și sortate, astronomii vor putea rapid să compare obiectele de interes la computerele lor, în timp ce ar fi planificate curse de observare anterior. Așa cum explică Norris, „Experiența care este acum în planificarea unei observații va fi în schimb dedicată planificării unei incursiuni în bazele de date”. În timpul cursurilor mele de licență (încheiat în 2008, deci încă recent), specializările în astronomie au fost obligate să urmeze doar un singur curs de programare computerizată. Dacă predicțiile lui Norris sunt corecte, cursurile pe care le-au urmat studenții ca mine în tehnici de observație (care încă mai conțineau unele lucrări care implică fotografia de film), vor fi probabil înlocuite cu mai multă programare, precum și cu administrarea bazei de date.
Odată organizați, astronomii vor putea compara rapid populațiile de obiecte la scale nemaivăzute până acum. În plus, prin accesarea cu ușurință a observațiilor din mai multe regimuri de lungimi de undă, ei vor putea obține o înțelegere mai cuprinzătoare a obiectelor. În prezent, astronomii tind să se concentreze în una sau două game de spectre. Dar, având acces la mult mai multe date, acest lucru îi va forța pe astronomi să se diversifice în continuare sau să lucreze în colaborare.
Concluzii
Cu tot potențialul de avansare, Norris ajunge la concluzia că este posibil să intrăm într-o nouă Epocă de Aur a astronomiei. Descoperirile vor veni mai repede decât oricând, deoarece datele sunt atât de ușor disponibile. El speculează că candidații la doctorat vor face cercetări de ultimă oră la scurt timp după ce își vor începe programele. Mă întreb de ce studenții avansați și laicii informați nu ar face-o la fel de bine.
Cu toate acestea, pentru toate posibilitățile, accesul ușor la date îi va atrage și pe crackpots. Deja, fraudele incompetente roiesc jurnalele care caută citate ale mele. Cât de rău va fi când vor putea indica materialul sursă și analiza lor bizare pentru a-și justifica prostiile? Pentru a combate acest lucru, astronomii (ca toți oamenii de știință) vor trebui să-și îmbunătățească programele de informare publică și să pregătească publicul pentru descoperirile viitoare.