Forvent det uventede fra det store databoom inden for radioastronomi

Radioastronomi gennemgår et stort løft, med ny teknologi, der indsamler data om objekter i vores univers hurtigere, end astronomer kan analysere.

Men når først disse data er undersøgt, kan det føre til nogle fantastiske nye opdagelser, som jeg forklarer i min gennemgang af radioastronomiens tilstand, offentliggjort i dag i Natur astronomi .

I løbet af de næste par år, vi vil se universet i et meget andet lys, og vi vil sandsynligvis gøre helt uventede opdagelser.

Radioteleskoper ser himlen ved hjælp af radiobølger og ser hovedsageligt stråler af elektroner, der rejser med lysets hastighed, drevet af supermassive sorte huller. Det giver et helt andet syn end det, vi ser, når vi observerer en klar nattehimmel ved hjælp af synligt lys, som hovedsageligt ser lys fra stjerner.

Sorte huller blev kun fundet i science fiction, før radioastronomer opdagede dem i kvasarer. Det ser nu ud til, at de fleste galakser, inklusive vores egen Mælkevej, har et supermassivt sort hul i midten.

Fra tidlige opdagelser

Radiobølger fra rummet blev opdaget af amerikaneren Karl Jansky i 1930'erne. Siden da, radioteleskoper – såsom 64-meter parabolen ved Parkes, i New South Wales – øgede antallet af kendte radiokilder på himlen fra én (i 1940) til et par hundrede tusinde.

Derefter, omkring årtusindskiftet, fire projekter drevet af ny teknologi øgede pludselig antallet af kendte radiokilder fra et par hundrede tusinde til omkring 2,5 millioner. De var Westerbork Northern Sky Survey (WENSS, NRAO VLA Sky Survey (NVSS, Svage billeder af radiohimlen ved 20 cm (FIRST og Sydney University Molonglo Sky Survey (SUMSS i Holland, USA og Australien.

I næsten de næste to årtier var der ingen signifikant stigning i dette antal, fordi ingen kunne forbedre væsentligt, hvad de fire projekter havde gjort.

En gruppe nye teleskoper i Australien, Holland, De Forenede Stater, Indien og Sydafrika er ved at frigive nye teknologier, der vil generere endnu en stigning i vores viden om radiohimlen.

Leder dem, med hensyn til antal kilder, er Australiens Evolutionary Map of the Universe (EMU) projekt, kører på CSIROs nye A$188-millioner Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) teleskop i det vestlige Australien.

For ASKAP, den nye teknologi er CSIRO's revolutionerende phased array feed, som gør det muligt for ASKAP at se enorme områder af himlen på én gang.

Som resultat, ØMU alene vil øge antallet af radiokilder til omkring 70 mio. sammenlignet med de 2,5 millioner kilder, der hidtil er opdaget af alle radioteleskoper i verden gennem hele radioastronomiens historie.

En ændring i radioastronomi

Denne enorme stigning i menneskehedens viden om radiohimlen har flere konsekvenser.

Først, vi forventer at besvare nogle af de store spørgsmål inden for astrofysik, såsom at forstå, hvorfor supermassive sorte huller synes så almindelige i universet, hvordan det regulerer vækst og udvikling af galakser, og hvordan galakser myldrer sammen for at danne klynger.

Sekund, det vil ændre den måde, vi laver radioastronomi på. I øjeblikket, hvis jeg vil vide, hvordan en galakse ser ud ved radiobølgelængder, chancerne er, at jeg bliver nødt til at vinde tid i konkurrence på et stort radioteleskop for at studere min galakse.

Men jeg vil snart være i stand til at gå til nettet og observere min galakse i data, der allerede er indsamlet af EMU eller et af de andre megaprojekter. Så det meste radioastronomi vil blive udført ved en websøgning snarere end ved en ny observation. De store radioteleskopers rolle vil ændre sig fra at finde nye objekter til at studere kendte objekter i udsøgte detaljer.

Tredje, det vil ændre den måde, astronomer udfører deres astronomi på ved andre bølgelængder. I øjeblikket, kun et lille mindretal af galakser er blevet undersøgt ved radiobølgelængder.

Fra nu af, de fleste galakser, der studeres af den gennemsnitlige astronom, vil have fremragende radiodata. Dette tilføjer et nyt værktøj, der rutinemæssigt kan bruges til at afdække galaksernes fysik, åbne radiovinduet på universet.

Fjerde, at have så store mængder data ændrer måden, vi laver videnskab på. For eksempel, hvis jeg vil forstå, hvordan gravitationsfeltet i nærliggende galakser bøjer lys fra fjerne galakser, Jeg finder i øjeblikket det bedste enkelteksempel, jeg kan, og tilbringe nat efter nat på teleskopet for at studere processen i detaljer.

I fremtiden, Jeg vil være i stand til at korrelere de millioner af baggrundsgalakser med de millioner af forgrundsgalakser, ved at bruge data downloadet fra nettet til at forstå processen endnu mere detaljeret.

For det femte, og nok vigtigst af alt, historien fortæller os, at når vi observerer universet på en ny måde, vi har en tendens til at snuble over nye genstande eller nye fænomener, som vi ikke engang havde mistanke om var der. Pulsarer, kvasarer, mørk energi og mørkt stof blev alle fundet på denne måde.

Nye opdagelser

Så hvad kan vi forvente, at disse nye radioprojekter opdager? Vi aner ikke, men historien fortæller os, at de er næsten sikre på at levere nogle store overraskelser.

Det er måske ikke så nemt at gøre disse nye opdagelser. De dage er forbi, hvor astronomer bare kunne bemærke noget mærkeligt, når de gennemser deres tabeller og grafer.

I dag, astronomer er mere tilbøjelige til at destillere deres svar fra omhyggeligt stillede forespørgsler til databaser, der indeholder petabytes af data. Menneskers hjerner er bare ikke i stand til at gøre uventede opdagelser under disse omstændigheder, og i stedet bliver vi nødt til at udvikle "læringsmaskiner" for at hjælpe os med at opdage det uventede

Med de rigtige værktøjer og omhyggelig indsigt, hvem ved hvad vi kan finde.