În unele privințe, domeniul astronomiei a fost în schimbare rapidă. Facem imagini, uităm să vedem cum s-au schimbat. Împărțim lumina în diferitele sale culori, căutând emisiile și absorbția. Faptul că îl putem face mai repede și la distanțe suplimentare ne-a revoluționat înțelegerea, dar nu și metodologia bazală.
Însă recent, domeniul a început să se schimbe. Zilele astronomului singur de la ocular au dispărut deja. Datele sunt luate mai rapid decât pot fi procesate, stocate în moduri ușor accesibile și echipele internaționale masive de astronomi lucrează împreună. La recenta întâlnire a astronomilor internaționali de la Rio de Janeiro, astronomul Ray Norris de la Organizația de Cercetare Științifică și Industrială a Commonwealth-ului din Australia (CSIRO) a discutat despre aceste schimbări, cât de departe pot ajunge, ce am putea învăța și ce am putea pierde.
observatoare
Unul dintre modurile în care astronomii au schimbat mult timp câmpul este colectând mai multă lumină, permițându-le să privească mai adânc în spațiu. Acest lucru a necesitat telescoape cu o putere mai mare de colectare a luminii și, ulterior, diametre mai mari. Aceste telescoape mai mari oferă, de asemenea, avantajul unei rezoluții îmbunătățite, astfel încât avantajele sunt clare. Ca atare, telescoapele din etapele de planificare au nume care indică dimensiuni imense. „Over Whelmingly Large Telescope” (OWL), „Extremely Large Array” (ELA) și „Square Kilometer Array” (SKA) din ESO sunt toate telescoape masive care costă miliarde de dolari și implică resurse din numeroase națiuni.
Dar, pe măsură ce mărimile cresc, la fel și costul. Deja, observatoarele încordează bugetele, în special în urma unei recesiuni globale. Norris afirmă: „Construirea unor telescoape și mai mari în douăzeci de ani va costa o fracțiune semnificativă din averea unei națiuni și este puțin probabil ca vreo națiune sau grup de națiuni să stabilească o prioritate suficient de mare pentru astronomie 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 puterii de colectare a luminii și a rezoluției, Norris sugerează că astronomii vor trebui să exploreze noi zone de descoperire potențială. Istoric, descoperirile majore au fost făcute în acest mod. Descoperirea exploziei Gamma-Ray a avut loc atunci când regimul nostru observațional a fost extins în gama energetică ridicată. Cu toate acestea, gama spectrală este destul de bine acoperită în prezent, dar alte domenii au încă un potențial mare de explorare. De exemplu, pe măsură ce CCD-urile au fost dezvoltate, timpul de expunere pentru imagini a fost scurtat și noi clase de stele variabile au fost descoperite. Expuneri de durată chiar mai scurtă au creat domeniul asteroseismului. Odată cu avansarea tehnologiei de detectare, această graniță inferioară ar putea fi împinsă și mai departe. Pe celălalt capăt, stocarea de imagini pe perioade îndelungate poate permite astronomilor să exploreze istoria obiectelor unice în detaliu mai mare ca niciodată.
Acces la date
În ultimii ani, multe dintre aceste schimbări au fost promovate de programe de sondaj de mari dimensiuni, cum ar fi 2 Micron All Sky Survey (2MASS) și All Sky Automated Survey (ASAS) (doar pentru a numi două dintre numeroasele sondaje la scară largă). Cu aceste mari magazine de date pre-colectate, astronomii sunt capabili să acceseze datele astronomice într-un mod nou. În loc să propună timp telescopului și apoi să spere că proiectul lor va fi aprobat, astronomii au acces crescut și nelimitat la date. Norris propune ca, în cazul în care această tendință să continue, următoarea generație de astronomi poate face cantități mari de muncă fără să viziteze direct un observator sau să planifice o cursă de observare. În schimb, datele vor fi colectate din surse precum Observatorul Virtual.
Desigur, va mai fi nevoie de date mai profunde și mai specializate. În acest sens, observatoarele fizice vor vedea în continuare utilizarea. Deja, o mare parte din datele preluate chiar și din observațiile vizate se transformă în domeniul public astronomic. În timp ce echipele care proiectează proiecte primesc încă primele date, multe observatorii eliberează datele pentru utilizare gratuită după un timp alocat. În multe cazuri, acest lucru a dus la o altă echipă să ridice datele și să descopere ceva ce echipa inițială a ratat. După cum afirmă Norris, „o mare descoperire astronomică are loc după ce datele sunt publicate altor grupuri, care sunt capabile să adauge valoare datelor combinând-o cu date, modele sau idei care poate nu au fost accesibile designerilor de instrumente.”
Ca atare, Nelson recomandă încurajarea astronomilor să contribuie în acest fel cu datele. Adesea, o carieră de cercetare este construită pe un număr de publicații. Cu toate acestea, acest lucru riscă să pedepsească pe cei care petrec cantități mari de timp pentru un singur proiect care produce doar o cantitate mică de publicare. În schimb, Nelson sugerează un sistem prin care astronomii ar câștiga recunoașterea prin cantitatea de date pe care le-au ajutat să fie eliberate în comunitate, deoarece aceasta crește și cunoștințele colective.
Procesarea datelor
Întrucât există o tendință clară către preluarea automată a datelor, este destul de firesc ca și cea mai mare parte a procesării inițiale a datelor să fie de asemenea. Înainte ca imaginile să fie potrivite pentru cercetarea astronomică, imaginile trebuie curățate pentru zgomot și calibrate. Multe tehnici necesită o prelucrare suplimentară care este adesea obositoare. Eu însumi am experimentat acest lucru într-un stagiu de vară de zece săptămâni la care am participat, am implicat sarcina repetitivă de montare a profilurilor la funcția de răspândire a punctelor de stele pentru zeci de imagini, apoi de a respinge manual stelele care au fost defecte într-un fel (cum ar fi fiind prea aproape de marginea cadrului și parțial tăiat).
Deși aceasta este adesea o experiență valoroasă care îi învață pe astronomii în devenire să argumenteze procesele din spatele proceselor, cu siguranță poate fi accelerată de rutine automate. Într-adevăr, multe tehnici pe care astronomii le folosesc pentru aceste sarcini sunt cele pe care le-au învățat timpuriu în cariera lor și pot fi foarte bine învechite. Ca atare, rutine de prelucrare 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-o astfel de situație, noi descoperiri pot fi transmise. Rezultate semnificativ neobișnuite pot fi interpretate de un algoritm ca un defect în instrumentație sau un atac de raze gamma și respins în loc de a fi identificat ca un eveniment nou care necesită o examinare suplimentară. În plus, tehnicile de procesare a imaginilor pot conține în continuare artefacte din tehnicile în sine. În cazul în care astronomii nu ar fi cel puțin oarecum familiarizați cu tehnicile și capcanele lor, ei pot interpreta rezultatele artificiale ca o descoperire.
Minerirea datelor
Odată cu creșterea vastă a datelor generate, astronomii vor avea nevoie de noi instrumente pentru a-l explora. Deja, au fost eforturi de a eticheta datele cu identificatori adecvați cu programe precum Galaxy Zoo. Odată ce aceste date sunt prelucrate și sortate, astronomii vor putea să compare rapid obiectele de interes la calculatoarele lor, în timp ce respectarea rulărilor ar fi planificată. După cum explică Norris, „expertiza care acum se ocupă de planificarea unei observații va fi în schimb dedicată planificării unei incursiuni în bazele de date.” Pe parcursul cursurilor de licență (care se încheie în 2008, atât de recente), studenții în astronomie au fost obligați să ia doar un singur curs în programarea computerului. Dacă predicțiile lui Norris sunt corecte, cursurile ca studenții ca mine au luat tehnici de observație (care încă mai conțineau unele lucrări care implică fotografii de film), vor fi probabil înlocuite cu mai multă programare, precum și administrarea bazei de date.
Odată organizat, astronomii vor putea compara rapid populațiile de obiecte pe solzi niciodată văzute. În plus, accesând cu ușurință observațiile din mai multe regimuri de lungime de undă, vor putea obține o înțelegere mai cuprinzătoare a obiectelor. În prezent, astronomii tind să se concentreze într-unul sau două intervale de spectre. Dar, cu acces la atât de multe date, acest lucru va obliga astronomii să se diversifice în continuare sau să lucreze în colaborare.
concluzii
Cu tot potențialul de avansare, Norris ajunge la concluzia că putem intra într-o nouă epocă de aur a astronomiei. Descoperirile vor veni mai repede ca niciodată, deoarece datele sunt atât de ușor disponibile. El speculează că candidații la doctorat vor face cercetări de ultimă oră după ce vor începe programele. Mă întreb de ce nu ar fi de asemenea studenți avansați și laici informați.
Cu toate acestea, pentru toate posibilitățile, accesul facil la date va atrage și crackpots-urile. Deja, fraudele incompetente zboară jurnale în căutarea de cotații pentru a mea. Cât de rău va fi atunci când vor putea indica materialul sursă și analiza lor bizară pentru a-și justifica prostiile? Pentru a combate acest lucru, astronomii (ca și toți oamenii de știință) vor trebui să își îmbunătățească programele de informare publică și să pregătească publicul pentru descoperirile viitoare.
