Νωρίτερα φέτος, οι αστρονόμοι σκόνταψαν ένα συναρπαστικό εύρημα: Χιλιάδες μαύρες τρύπες πιθανόν να υπάρχουν κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας.
Οι εικόνες ακτίνων Χ που επέτρεψαν αυτή την ανακάλυψη δεν προέρχονταν από κάποιο νέο τηλεσκόπιο τελευταίας τεχνολογίας. Ούτε έγιναν πρόσφατα ληφθέντα - ορισμένα από τα δεδομένα συλλέχθηκαν σχεδόν πριν από 20 χρόνια.
Όχι, οι ερευνητές ανακάλυψαν τις μαύρες τρύπες, σκάβοντας μέσα από τα παλιά, αρχειοθετημένα δεδομένα.
Ανακαλύψεις όπως αυτό θα γίνουν πιο συνηθισμένες, καθώς η εποχή των "μεγάλων δεδομένων" αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η επιστήμη. Οι αστρονόμοι συγκεντρώνουν καθημερινά μια εκθετικά μεγαλύτερη ποσότητα δεδομένων - τόσο πολύ που θα χρειαστούν χρόνια για να αποκαλυφθούν όλα τα κρυμμένα σήματα που είχαν ταφεί στα αρχεία.
**********
Πριν από εξήντα χρόνια, ο τυπικός αστρονόμος εργάστηκε σε μεγάλο βαθμό μόνος ή σε μικρή ομάδα. Πιθανότατα είχαν πρόσβαση σε ένα αξιοπρεπώς μεγάλο επίγειο οπτικό τηλεσκόπιο στο ίδρυμα καταγωγής τους.
Οι παρατηρήσεις τους περιορίζονταν σε μεγάλο βαθμό σε οπτικά μήκη κύματος - περισσότερο ή λιγότερο αυτό που μπορεί να δει το μάτι. Αυτό σήμαινε ότι έλειπαν σήματα από μια σειρά αστροφυσικών πηγών, οι οποίες μπορούν να εκπέμπουν μη ορατή ακτινοβολία από ραδιόφωνο πολύ χαμηλών συχνοτήτων μέχρι την ακτινοβολία υψηλής ακτινοβολίας γάμμα. Ως επί το πλείστον, αν θέλετε να κάνετε αστρονομία, θα έπρεπε να είστε ακαδημαϊκός ή εκκεντρικός πλούσιος άνθρωπος με πρόσβαση σε ένα καλό τηλεσκόπιο.
Τα παλαιά δεδομένα αποθηκεύτηκαν με τη μορφή φωτογραφικών πλακών ή δημοσιευμένων καταλόγων. Αλλά η πρόσβαση σε αρχεία από άλλα παρατηρητήρια μπορεί να είναι δύσκολη - και ήταν σχεδόν αδύνατο για ερασιτέχνες αστρονόμους.
Σήμερα υπάρχουν παρατηρητήρια που καλύπτουν ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Δεν λειτουργούν πλέον από ενιαία ιδρύματα, αλλά αυτά τα υπερσύγχρονα παρατηρητήρια εκτελούνται συνήθως από διαστημικούς οργανισμούς και συχνά αποτελούν κοινές προσπάθειες που αφορούν πολλές χώρες.
Με την έλευση της ψηφιακής εποχής, σχεδόν όλα τα δεδομένα είναι διαθέσιμα στο κοινό αμέσως μετά τη λήψη τους. Αυτό κάνει την αστρονομία πολύ δημοκρατική - όποιος θέλει να μπορεί να αναλύσει σχεδόν οποιοδήποτε σύνολο δεδομένων που κάνει τις ειδήσεις. (Μπορείτε επίσης να εξετάσετε τα δεδομένα της Chandra που οδήγησαν στην ανακάλυψη χιλιάδων μαύρων οπών!)
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (NASA) Αυτά τα παρατηρητήρια δημιουργούν μια εκπληκτική ποσότητα δεδομένων. Για παράδειγμα, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το οποίο λειτουργεί από το 1990, έχει κάνει πάνω από 1, 3 εκατομμύρια παρατηρήσεις και μεταδίδει περίπου 20 GB ακατέργαστων δεδομένων κάθε εβδομάδα, κάτι που είναι εντυπωσιακό για ένα τηλεσκόπιο που σχεδιάστηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1970. Η σειρά Atacama Large Millimeter Array στη Χιλή προβλέπει τώρα την προσθήκη 2 TB δεδομένων στα αρχεία της κάθε μέρα.
**********
Τα αρχεία των αστρονομικών δεδομένων είναι ήδη εντυπωσιακά μεγάλα. Αλλά τα πράγματα πρόκειται να εκραγούν.
Κάθε γενιά παρατηρητηρίων είναι συνήθως τουλάχιστον 10 φορές πιο ευαίσθητη από την προηγούμενη, είτε λόγω της βελτιωμένης τεχνολογίας είτε επειδή η αποστολή είναι απλώς μεγαλύτερη. Ανάλογα με το πόσο καιρό τρέχει μια νέα αποστολή, μπορεί να ανιχνεύσει εκατοντάδες φορές περισσότερες αστρονομικές πηγές από τις προηγούμενες αποστολές σε αυτό το μήκος κύματος.
Για παράδειγμα, συγκρίνετε το πρώιμο παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα EGRET, το οποίο πέταξε στη δεκαετία του 1990, στη ναυαρχίδα της NASA Fermi, η οποία φτάνει τα 10 φέτος. Το EGRET ανίχνευσε μόνο περίπου 190 πηγές ακτίνων γάμα στον ουρανό. Ο Fermi έχει δει πάνω από 5.000.
Το Μεγάλο Συνοπτικό Έλεγχο Τηλεσκόπιο, ένα οπτικό τηλεσκόπιο που βρίσκεται υπό κατασκευή στη Χιλή, θα απεικονίσει ολόκληρο τον ουρανό κάθε λίγες νύχτες. Θα είναι τόσο ευαίσθητο που θα δημιουργήσει 10 εκατομμύρια ειδοποιήσεις ανά διανυκτέρευση σε νέες ή παροδικές πηγές, οδηγώντας σε κατάλογο άνω των 15 petabytes μετά από 10 χρόνια.
Η τετραγωνική χιλιομετρική σειρά, όταν ολοκληρωθεί το 2020, θα είναι το πιο ευαίσθητο τηλεσκόπιο στον κόσμο, ικανό να ανιχνεύσει σταθμούς ραντάρ αεροδρομίων από εξωγήινους πολιτισμούς μέχρι 50 έτη φωτός μακριά. Σε ένα μόνο χρόνο δραστηριότητας, θα παράγει περισσότερα δεδομένα από ό, τι ολόκληρο το Διαδίκτυο.
Αυτά τα φιλόδοξα σχέδια θα ελέγξουν την ικανότητα των επιστημόνων να χειρίζονται δεδομένα. Οι εικόνες θα πρέπει να επεξεργαστούν αυτόματα - πράγμα που σημαίνει ότι τα δεδομένα θα πρέπει να μειωθούν σε ένα διαχειρίσιμο μέγεθος ή να μετατραπούν σε τελικό προϊόν. Τα νέα παρατηρητήρια πιέζουν τον φάκελο της υπολογιστικής ισχύος, απαιτώντας εγκαταστάσεις ικανές να επεξεργάζονται εκατοντάδες terabytes ημερησίως.
Τα αρχεία που προκύπτουν - όλα τα οποία μπορούν να αναζητηθούν δημόσια - θα περιέχουν 1 εκατομμύριο φορές περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το τι μπορεί να αποθηκευτεί στον τυπικό δίσκο δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας 1 TB.
**********
Ο κατακλυσμός δεδομένων θα καταστήσει την αστρονομία μια πιο συνεργατική και ανοικτή επιστήμη από ποτέ άλλοτε. Χάρη στα αρχεία του διαδικτύου, τις ισχυρές κοινότητες μάθησης και τις νέες πρωτοβουλίες προβολής, οι πολίτες μπορούν τώρα να συμμετάσχουν στην επιστήμη. Για παράδειγμα, με το πρόγραμμα υπολογιστή, ο καθένας μπορεί να χρησιμοποιήσει το χρόνο αδράνειας του υπολογιστή του για να βοηθήσει στην αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενες μαύρες τρύπες.
Είναι επίσης μια συναρπαστική στιγμή για τους επιστήμονες. Οι αστρονόμοι σαν κι εμένα συχνά μελετούν τα φυσικά φαινόμενα σε χρονοδιαγράμματα τόσο άγρια πέρα από την τυπική ανθρώπινη ζωή, που τα παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο απλά δεν πρόκειται να συμβεί. Εκδηλώσεις όπως μια συνηθισμένη συγκέντρωση γαλαξιών - που είναι ακριβώς αυτό που ακούγεται - μπορούν να διαρκέσουν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Το μόνο που μπορούμε να συλλάβουμε είναι ένα στιγμιότυπο, σαν ένα ενιαίο πλαίσιο από ένα βίντεο ενός ατυχήματος αυτοκινήτου.
Ωστόσο, υπάρχουν κάποια φαινόμενα που συμβαίνουν σε συντομότερους χρόνους, λαμβάνοντας μόνο μερικές δεκαετίες, χρόνια ή και δευτερόλεπτα. Έτσι οι επιστήμονες ανακάλυψαν αυτές τις χιλιάδες μαύρες τρύπες στη νέα μελέτη. Είναι επίσης ο τρόπος με τον οποίο συνειδητοποίησαν πρόσφατα ότι η εκπομπή ακτίνων Χ από το κέντρο ενός γειτονικού νάνου γαλαξία ξεθωριάζει από τότε που εντοπίστηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1990. Αυτές οι νέες ανακαλύψεις υποδεικνύουν ότι περισσότερα θα βρεθούν στα αρχειακά δεδομένα που καλύπτουν δεκαετίες.
Τζετ με θερμό αέριο με μαύρη τρύπα στον γιγάντιο ελλειπτικό γαλαξία M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn και R. van der Marel (STScI), C. Norman (Πανεπιστήμιο Johns Hopkins) και M. Nakamura )) Στη δουλειά μου, χρησιμοποιώ τα αρχεία Hubble για να φτιάξω ταινίες "αεριωθούμενων", πλάσμα υψηλής ταχύτητας που εκτοξεύεται σε δοκούς από μαύρες τρύπες. Χρησιμοποίησα περισσότερες από 400 πρώτες εικόνες 13 ετών για να φτιάξω μια ταινία του τζετ στον κοντινό γαλαξία M87. Αυτή η ταινία έδειξε, για πρώτη φορά, τις κινήσεις συστροφής του πλάσματος, υποδηλώνοντας ότι ο πίδακας έχει ελικοειδή δομή.
Αυτό το είδος δουλειάς ήταν δυνατό μόνο επειδή άλλοι παρατηρητές, για άλλους σκοπούς, απλώς συνέλαβαν εικόνες της πηγής που με ενδιέφερε, όταν ήμουν στο νηπιαγωγείο. Καθώς οι αστρονομικές εικόνες γίνονται μεγαλύτερες, μεγαλύτερη ανάλυση και όλο και πιο ευαίσθητες, αυτό το είδος έρευνας θα γίνει ο κανόνας.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Eileen Meyer, Επίκουρη Καθηγήτρια Φυσικής, Πανεπιστήμιο Maryland, κομητεία του Βαλτιμόρη
