V niektorých ohľadoch sa astronomické pole rýchlo mení. Fotografujeme a sledujeme, ako sa zmenili. Rozbíjame svetlo do rôznych farieb a hľadáme emisie a absorpciu. Skutočnosť, že to dokážeme rýchlejšie a na ďalšie vzdialenosti, spôsobila revolúciu v našom chápaní, ale nie v základnej metodológii.
Ale nedávno sa pole začalo meniť. Dni osamelého astronóma v okuláre sú už preč. Údaje sa zaznamenávajú rýchlejšie, ako je možné ich spracovať, uložiť ľahko dostupnými spôsobmi a spolupracovať obrovské medzinárodné tímy astronómov. Na nedávnom medzinárodnom stretnutí astronómov v Rio de Janeiro astronóm Ray Norris z Austrálskej organizácie pre vedecký a priemyselný výskum (CSIRO) diskutoval o týchto zmenách, o tom, ako ďaleko môžu ísť, čo by sme sa mohli naučiť a čo by sme mohli stratiť.
observatória
Jedným zo spôsobov, ako astronómovia dlho zmenili pole, je zhromažďovanie viac svetla, čo im umožňuje nahliadnuť hlbšie do vesmíru. To si vyžadovalo ďalekohľady s väčšou schopnosťou získavať svetlo a následne s väčšími priemermi. Tieto väčšie ďalekohľady tiež ponúkajú výhodu zlepšeného rozlíšenia, takže výhody sú jasné. Preto majú ďalekohľady vo fáze plánovania názvy, ktoré naznačujú obrovské veľkosti. ESO „Over Whelmingly Large Telescope“ (OWL), „Extremely Large Array“ (ELA) a „Square Kilometer Array“ (SKA) sú masívne ďalekohľady, ktoré stoja miliardy dolárov a zahŕňajú zdroje od mnohých krajín.
Ale ako veľkosti stúpajú, tak aj cena. Observatóriá už teraz zaťažujú rozpočty, najmä v dôsledku globálnej recesie. Norris uvádza: „Vybudovanie ešte väčších ďalekohľadov za dvadsať rokov bude stáť značnú časť bohatstva národa a je nepravdepodobné, že by ktorýkoľvek národ alebo skupina národov určil astronómii dostatočne vysokú prioritu na financovanie takéhoto nástroja. Astronómia teda môže dosahovať maximálnu veľkosť ďalekohľadu, ktorý možno primerane vybudovať. “
Norris teda namiesto fixácie sily a rozlíšenia svetla navrhuje, že astronómovia budú musieť preskúmať nové oblasti možného objavenia. Historicky boli týmto spôsobom objavené významné objavy. Objav gama lúčov sa objavil, keď sa náš observačný režim rozšíril do oblasti vysokej energie. Spektrálny rozsah je však v súčasnosti dosť dobre pokrytý, ale ďalšie oblasti majú stále veľký potenciál na prieskum. Napríklad pri vývoji CCD boli skrátené expozičné časy a boli objavené nové triedy premenných hviezd. Expozície s kratšou dobou trvania vytvorili oblasť asteroseismológie. S pokrokom v technológii detektorov by sa táto spodná hranica mohla posunúť ešte ďalej. Na druhej strane, dlhodobé hromadenie snímok môže astronómom umožniť skúmať históriu jednotlivých objektov podrobnejšie ako kedykoľvek predtým.
Prístup k údajom
V posledných rokoch boli mnohé z týchto zmien posunuté vpred rozsiahlymi prieskumnými programami, ako napríklad prieskumom 2 Micron All Sky Survey (2MASS) a All Sky Automated Survey (ASAS) (len aby sme vymenovali dva z mnohých rozsiahlych prieskumov). Vďaka týmto veľkým zásobám vopred zhromaždených údajov môžu astronómovia pristupovať k astronomickým údajom novým spôsobom. Namiesto toho, aby navrhovali čas ďalekohľadu a dúfali, že sa ich projekt schváli, majú astronómovia zvýšený a neobmedzený prístup k údajom. Norris navrhuje, aby v prípade, že by tento trend pokračoval, mohla ďalšia generácia astronómov vykonať veľké množstvo práce bez toho, aby navštívila priamo observatórium alebo naplánovala pozorovací beh. Namiesto toho sa údaje zhromaždia zo zdrojov, ako je Virtuálne observatórium.
Samozrejme, stále budú potrebné hlbšie a špecializovanejšie údaje. V tomto ohľade budú fyzické observatóriá stále používať. Už veľa údajov získaných z cielených pozorovacích cyklov sa už dostáva do astronomickej verejnej sféry. Zatiaľ čo tímy, ktoré navrhujú projekty, stále získajú údaje o prvom prechode, veľa observatórií údaje uvoľňuje po uplynutí vyhradeného času na bezplatné použitie. V mnohých prípadoch to viedlo k tomu, že iný tím pozbieral údaje a objavil niečo, čo pôvodnému tímu vynechal. Norris hovorí: „K veľkému astronomickému objavu dochádza po zverejnení údajov iným skupinám, ktoré sú schopné pridať k údajom pridanú hodnotu tým, že ich kombinujú s údajmi, modelmi alebo nápadmi, ktoré nemusia byť prístupné pre dizajnérov nástrojov.“
Nelson preto odporúča povzbudzovať astronómov, aby k tomu prispievali údajmi. Výskumná kariéra sa často zakladá na počte publikácií. Existuje však riziko, že budú potrestaní tí, ktorí trávia veľké množstvo času na jednom projekte, ktorý produkuje iba malé množstvo publikácií. Nelson namiesto toho navrhuje systém, pomocou ktorého by astronómovia získali uznanie aj podľa množstva údajov, ktoré pomohli zverejniť v komunite, pretože to tiež zvyšuje kolektívne znalosti.
Spracovanie dát
Pretože existuje jasný trend smerom k automatizovanému zberu údajov, je celkom prirodzené, že aj veľké množstvo počiatočného spracovania údajov môže byť. Predtým, ako budú snímky vhodné na astronomický výskum, musia sa obrázky očistiť od šumu a kalibrovať. Mnoho techník vyžaduje ďalšie spracovanie, ktoré je často únavné. Ja sám som to zažil až desaťtýždňovú letnú stáž, na ktorej som sa zúčastnil, zahŕňal opakujúcu sa úlohu prispôsobiť profily bodovej funkcii hviezd pre desiatky obrázkov a potom manuálne odmietnuť hviezdy, ktoré boli nejakým spôsobom chybné (napr. príliš blízko okraja rámu a čiastočne odrezané).
Aj keď je to často hodnotná skúsenosť, ktorá učí nádejných astronómov o zdôvodňovaní procesov, určite ju môžu urýchliť automatizované postupy. Mnohé techniky, ktoré astronómovia používajú pri týchto úlohách, sú skutočne také, ktoré sa naučili na začiatku svojej kariéry a môžu byť zastarané. Z tohto dôvodu by mohli byť rutiny automatizovaného spracovania naprogramované tak, aby využívali súčasné osvedčené postupy, aby umožnili čo najlepšie údaje.
Táto metóda však nie je bez vlastných nebezpečenstiev. V takom prípade sa môžu objaviť nové objavy. Výrazne nezvyčajné výsledky sa môžu interpretovať algoritmom ako chyba v prístrojovom vybavení alebo štrajk gama lúčov a môžu sa namiesto toho označiť ako nová udalosť, ktorá si vyžaduje ďalšie zváženie. Techniky spracovania obrazu môžu ďalej obsahovať artefakty zo samotných techník. Ak by astronómovia neboli aspoň trochu oboznámení s technikami a ich úskaliami, môžu interpretovať umelé výsledky ako objav.
Ťažba dát
S obrovským nárastom generovaných údajov budú astronómovia potrebovať nové nástroje na ich preskúmanie. Už sa vynaložilo úsilie na označenie údajov pomocou vhodných identifikátorov pomocou programov, ako je Galaxy Zoo. Po spracovaní a triedení týchto údajov budú astronómovia rýchlo schopní porovnávať zaujímavé objekty na svojich počítačoch, zatiaľ čo by sa plánovali skôr pozorované behy. Norris vysvetľuje: „Odbornosť, ktorá teraz vedie k plánovaniu pozorovania, bude namiesto toho venovaná plánovaniu nájazdu do databáz.“ Počas mojich vysokoškolských kurzov (končiacich v roku 2008, ktoré sú stále posledné), sa od veľkých spoločností astronómie vyžadovalo len absolvovanie jediného kurzu počítačového programovania. Ak sú Norrisove predpovede správne, kurzy, ktoré študenti ako ja absolvovali v observačných technikách (ktoré stále obsahovali nejakú prácu zahŕňajúcu filmovú fotografiu), budú pravdepodobne nahradené väčším programovaním a administráciou databázy.
Akonáhle budú astronómovia usporiadaní, budú schopní rýchlo porovnávať populácie objektov na mierkach, ktoré nikdy predtým nevideli. Okrem toho, vďaka ľahkému prístupu k pozorovaniam z viacerých režimov vlnových dĺžok, budú môcť získať komplexnejšie pochopenie objektov. V súčasnosti majú astronómovia tendenciu sústrediť sa na jeden alebo dva rozsahy spektier. Ale s prístupom k oveľa väčšiemu množstvu údajov to prinúti astronómov ďalej sa diverzifikovať alebo spolupracovať.
závery
Norris so všetkým možným pokrokom dospieva k záveru, že možno vstupujeme do nového Zlatého veku astronómie. Objavy prídu rýchlejšie ako kedykoľvek predtým, pretože údaje sú tak ľahko dostupné. Spekuluje, že kandidáti PhD budú robiť špičkový výskum krátko po začatí svojich programov. Pýtam sa, prečo by to tiež nemali skúsení vysokoškolskí študenti a informovaní laici.
Ľahký prístup k údajom priťahuje aj všetky cracky. Už nekompetentní podvodníci vydávajú časopisy, ktoré hľadajú moje ponuky. Oveľa horšie bude, keď môžu poukázať na zdrojový materiál a ich bizarnú analýzu, aby ospravedlnili svoje nezmysly? S cieľom bojovať proti tomu budú musieť astronómovia (ako všetci vedci) zlepšiť svoje verejné informačné programy a pripraviť verejnosť na ďalšie objavy.
