I nogle henseender har astronomifeltet været et hurtigt skiftende felt. Vi tager billeder, ser for at se, hvordan de har ændret sig. Vi bryder lys i dets forskellige farver og leder efter emission og absorption. Det faktum, at vi kan gøre det hurtigere og til yderligere afstande, har revolutioneret vores forståelse, men ikke den basale metode.
Men for nylig er feltet begyndt at ændre sig. Den ensomme astronoms dage ved okularet er allerede væk. Data bliver taget hurtigere, end de kan behandles, lagres på let tilgængelige måder, og massive internationale teams af astronomer arbejder sammen. På det nylige internationale astronomemøde i Rio de Janeiro drøftede astronom Ray Norris fra Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) disse ændringer, hvor langt de kan gå, hvad vi måtte lære og hvad vi måske mister.
Observatorier
En af måderne, som astronomer længe har ændret felt på, er ved at samle mere lys, så de kan kigge dybere i rummet. Dette har krævet teleskoper med større lysopsamlingskraft og efterfølgende større diametre. Disse større teleskoper tilbyder også fordelen ved forbedret opløsning, så fordelene er klare. Som sådan har teleskoper i planlægningstrinnene navne, der indikerer enorme størrelser. ESOs "Over whelmingly Large Telescope" (OWL), "Extremely Large Array" (ELA) og "Square Kilometer Array" (SKA) er alle massive teleskoper, der koster milliarder af dollars og involverer ressourcer fra adskillige nationer.
Men som størrelser svæver, så koster det også prisen. Observatorier presser allerede budgetter, især i kølvandet på en global recession. Norris siger, ”At bygge endnu større teleskoper om 20 år vil koste en betydelig del af en lands rigdom, og det er usandsynligt, at nogen nation eller gruppe af nationer vil sætte astronomi en tilstrækkelig høj prioritet til at finansiere et sådant instrument. Så astronomi når måske den maksimale størrelse af teleskop, der med rimelighed kan bygges. ”
I stedet for fiksering af lysopsamlingskraft og opløsning antyder Norris, at astronomer bliver nødt til at udforske nye områder med potentiel opdagelse. Historisk set er der gjort store opdagelser på denne måde. Opdagelsen af Gamma-Ray Bursts fandt sted, da vores observationsregime blev udvidet til det høje energiområde. Det spektrale interval er dog i øjeblikket dækket godt, men andre domæner har stadig et stort potentiale for efterforskning. Når CCD blev udviklet, blev eksponeringstiden for billeder forkortet, og nye klasser af variable stjerner blev opdaget. Selv eksponeringer med kortere varighed har skabt området asteroseismologi. Med fremskridt inden for detektorteknologi kunne denne nedre grænse skubbes yderligere. I den anden ende kan lagring af billeder over lange tider give astronomer mulighed for at udforske enkeltobjektets historie mere detaljeret end nogensinde før.
Datatilgang
I de senere år er mange af disse ændringer skubbet frem af store undersøgelsesprogrammer som 2 Micron All Sky Survey (2MASS) og All Sky Automated Survey (ASAS) (bare for at nævne to af de mange store skalaundersøgelser). Med disse store lagre med indsamlede data er astronomer i stand til at få adgang til astronomiske data på en ny måde. I stedet for at foreslå teleskoptid og så håbe, at deres projekt bliver godkendt, har astronomer øget og uhindret adgang til data. Norris foreslår, at hvis denne tendens fortsætter, kan den næste generation af astronomer udføre store mængder arbejde uden selv at besøge et observatorium eller planlægge et observationsløb. I stedet bliver data hentet fra kilder som det virtuelle observatorium.
Der vil naturligvis stadig være et behov for dybere og mere specialiserede data. I denne henseende vil fysiske observatorier stadig se brug. Mange af de data, der er hentet fra endda målrettede observationsforløb, gør dem til det astronomiske offentlige rum. Mens holdene, der designer projekter stadig får første pas på data, frigiver mange observatorier dataene til fri brug efter en tildelt tid. I mange tilfælde har dette ført til, at et andet team opsamlede dataene og opdagede noget, som det originale team havde gået glip af. Som Norris udtrykker det, "der sker meget astronomisk opdagelse, efter at dataene er frigivet til andre grupper, som er i stand til at tilføje værdien til dataene ved at kombinere dem med data, modeller eller ideer, som måske ikke har været tilgængelige for instrumentdesignerne."
Som sådan anbefaler Nelson at opfordre astronomer til at bidrage med data på denne måde. Ofte er en forskningskarriere bygget på antallet af publikationer. Imidlertid risikerer dette at straffe dem, der bruger store mængder tid på et enkelt projekt, der kun producerer en lille mængde publikationer. I stedet foreslår Nelson et system, hvor astronomer også ville tjene anerkendelse af den mængde data, de har hjulpet med at frigive i samfundet, da dette også øger den kollektive viden.
Databehandling
Da der er en klar tendens mod automatisk datatagning, er det helt naturligt, at meget af den indledende databehandling også kan være. Før billeder er egnede til astronomisk forskning, skal billederne rengøres for støj og kalibreres. Mange teknikker kræver yderligere behandling, der ofte er kedelig. Jeg har selv oplevet dette så meget af et ti ugers sommerpraktik, jeg deltog, involveret den gentagne opgave med at tilpasse profiler til stjernespidsfunktionen til dusinvis af billeder og derefter manuelt afvise stjerner, der var mangelfulde på en eller anden måde (som f.eks. være for nær kanten af rammen og delvis hugget af).
Selvom dette ofte er en værdifuld oplevelse, der lærer spirende astronomer begrundelsen bag processer, kan det helt sikkert fremskyndes ved automatiserede rutiner. Faktisk er mange teknikker, astronomer bruger til disse opgaver, de, de lærte tidligt i deres karriere, og de kan godt være forældede. Som sådan kunne automatiserede behandlingsrutiner programmeres til at anvende den aktuelle bedste praksis for at give mulighed for de bedst mulige data.
Men denne metode er ikke uden sine egne farer. I et sådant tilfælde kan nye opdagelser overføres. Signifikant usædvanlige resultater kan fortolkes af en algoritme som en fejl i instrumenteringen eller en gammastråle-strejke og afvises i stedet for at blive identificeret som en ny begivenhed, der garanterer yderligere hensyntagen. Derudover kan billedbehandlingsteknikker stadig indeholde artefakter fra selve teknikkerne. Hvis astronomer ikke mindst er lidt fortrolige med teknikkerne og deres faldgruber, kan de fortolke kunstige resultater som en opdagelse.
Datamining
Med den enorme stigning i data, der genereres, har astronomer brug for nye værktøjer til at udforske dem. Der har allerede været en indsats for at tagge data med passende identifikatorer med programmer som Galaxy Zoo. Når sådanne data er behandlet og sorteret, vil astronomer hurtigt være i stand til at sammenligne objekter af interesse på deres computere, hvorimod tidligere observationer af kørsler ville blive planlagt. Som Norris forklarer, "Den ekspertise, der nu går i at planlægge en observation, vil i stedet blive brugt til at planlægge et foray i databaserne." I løbet af mit studentereksamen (slutningen af 2008, så stadig nylig) var astronomimastere kun forpligtet til at tage et enkelt kursus i computerprogrammering. Hvis Norris 'forudsigelser er korrekte, vil de kurser, som studerende som jeg har taget iagttagelsesteknikker (som stadig indeholdt noget arbejde, der involverer filmfotografering), sandsynligvis blive erstattet med mere programmering såvel som databaseadministration.
Når de er organiserede, vil astronomer være i stand til hurtigt at sammenligne populationer af objekter på skalaer, der aldrig før er set. Ved let at få adgang til observationer fra flere bølgelængdeordninger vil de desuden kunne få en mere omfattende forståelse af objekter. I øjeblikket har astronomer en tendens til at koncentrere sig i et eller to spektrumområder. Men med adgang til så meget mere data, vil dette tvinge astronomer til at diversificere yderligere eller arbejde i samarbejde.
konklusioner
Med alt potentialet for fremme, konkluderer Norris, at vi muligvis er på vej ind i en ny guldalder for astronomi. Opdagelser vil komme hurtigere end nogensinde, siden data er så let tilgængelige. Han spekulerer i, at ph.d.-kandidater vil lave avanceret forskning kort efter påbegyndelse af deres programmer. Jeg spørgsmålstegn ved, hvorfor avancerede kandidater og informerede lægmænd ikke ville være så godt.
Alligevel for alle muligheder vil den lette adgang til data tiltrække crackpots også. Allerede sværmer inkompetente bedragerier tidsskrifter på udkig efter tilbud til mine. Hvor meget værre vil det være, når de kan pege på kildematerialet og deres bizarre analyse for at retfærdiggøre deres vrøvl? For at bekæmpe dette er astronomer (som alle forskere) nødt til at forbedre deres offentlige opsøgende programmer og forberede offentligheden på, at opdagelserne skal komme.
