Den næste store opdagelse inden for astronomi? Forskere fandt det sandsynligvis for mange år siden - men de ved det ikke endnu

Tidligere i år, astronomer faldt over et fascinerende fund:Tusinder af sorte huller findes sandsynligvis nær midten af ​​vores galakse.

Røntgenbillederne, der muliggjorde denne opdagelse, stammer ikke fra et nyt topmoderne teleskop. De blev heller ikke for nylig taget - nogle af dataene blev indsamlet for næsten 20 år siden.

Ingen, forskerne opdagede de sorte huller ved at grave igennem gamle, langt arkiverede data.

Opdagelser som dette bliver kun mere almindelige, da æraen med "big data" ændrer, hvordan videnskaben gøres. Astronomer indsamler en eksponentielt større mængde data hver dag - så meget, at det vil tage år at afdække alle de skjulte signaler, der er begravet i arkiverne.

Astronomiens udvikling

For 60 år siden, den typiske astronom arbejdede stort set alene eller i et lille team. De havde sandsynligvis adgang til et respektabelt stort jordbaseret optisk teleskop på deres hjeminstitution.

Deres observationer var stort set begrænset til optiske bølgelængder - mere eller mindre hvad øjet kan se. Det betød, at de savnede signaler fra et væld af astrofysiske kilder, som kan udsende ikke-synlig stråling fra meget lavfrekvent radio helt op til højenergi gammastråler. For det meste, hvis du ville lave astronomi, du skulle være en akademisk eller excentrisk rig person med adgang til et godt teleskop.

Gamle data blev gemt i form af fotografiske plader eller offentliggjorte kataloger. Men det kunne være svært at få adgang til arkiver fra andre observatorier - og det var praktisk talt umuligt for amatørastronomer.

I dag, der er observatorier, der dækker hele det elektromagnetiske spektrum. Ikke længere drives af enkeltinstitutioner, disse state-of-the-art observatorier bliver normalt opsendt af rumorganisationer og er ofte fælles bestræbelser på mange lande.

Med den digitale tidsalder, næsten alle data er offentligt tilgængelige kort efter, at de er indhentet. Dette gør astronomi meget demokratisk - alle, der ønsker det, kan genanalysere næsten ethvert datasæt, der får nyhederne. (Du kan også se på Chandra -dataene, der førte til opdagelsen af ​​tusindvis af sorte huller!)

Disse observatorier genererer en svimlende mængde data. For eksempel, Hubble -rumteleskopet, har været i drift siden 1990, har foretaget over 1,3 millioner observationer og sender omkring 20 GB rådata hver uge, hvilket er imponerende for et teleskop, der først blev designet i 1970'erne. Atacama Large Millimeter Array i Chile forventer nu at tilføje 2 TB data til sine arkiver hver dag.

Data brandslange

Arkiverne med astronomiske data er allerede imponerende store. Men tingene er ved at eksplodere.

Hver generation af observatorier er normalt mindst 10 gange mere følsomme end de foregående, enten på grund af forbedret teknologi eller fordi missionen simpelthen er større. Afhængigt af hvor længe en ny mission løber, den kan opdage hundredvis af gange flere astronomiske kilder end tidligere missioner ved den bølgelængde.

For eksempel, sammenligne det tidlige EGRET gammastråleobservatorium, som fløj i 1990'erne, til NASAs flagskibsmission Fermi, som fylder 10 i år. EGRET registrerede kun omkring 190 gammastrålekilder på himlen. Fermi har set over 5, 000.

Det store synoptiske undersøgelsesteleskop, et optisk teleskop, der i øjeblikket er under opførelse i Chile, vil billede hele himlen hvert par nætter. Det vil være så følsomt, at det vil generere 10 millioner advarsler pr. Nat om nye eller forbigående kilder, fører til et katalog på over 15 petabytes efter 10 år.

Kvadratkilometer -rækken, når den er færdig i 2020, vil være det mest følsomme teleskop i verden, i stand til at opdage lufthavnsradarstationer for fremmede civilisationer op til 50 lysår væk. På bare et års aktivitet, det vil generere flere data end hele internettet.

Disse ambitiøse projekter vil teste forskernes evne til at håndtere data. Billeder skal behandles automatisk - hvilket betyder, at dataene skal reduceres til en håndterbar størrelse eller omdannes til et færdigt produkt. De nye observatorier skubber computerkraftens kuvert, kræver faciliteter, der er i stand til at behandle hundredvis af terabyte om dagen.

De resulterende arkiver - alle offentligt søgbare - vil indeholde 1 million gange flere oplysninger om, hvad der kan gemmes på din typiske 1 TB backup -disk.

Låser op for ny videnskab

Datafloden vil få astronomi til at blive en mere kollaborativ og åben videnskab end nogensinde før. Takket være internetarkiver, robuste læringsfællesskaber og nye opsøgende initiativer, borgere kan nu deltage i videnskab. For eksempel, med computerprogrammet Einstein@Home, alle kan bruge deres computers ledige tid til at hjælpe med at søge efter gravitationsbølger fra kolliderende sorte huller.

Det er en spændende tid for forskere, også. Astronomer som mig selv studerer ofte fysiske fænomener på tidsplaner så vildt ud over den typiske menneskelige levetid, at det ikke vil ske at se dem i realtid. Begivenheder som en typisk fusion af galakser - det er præcis, hvad det lyder som - kan tage flere hundrede millioner år. Alt vi kan fange er et øjebliksbillede, som et enkelt stillbillede fra en video af en bilulykke.

Imidlertid, der er nogle fænomener, der forekommer på kortere tidspunkter, tager kun et par årtier, år eller endda sekunder. Sådan opdagede forskere de tusinder af sorte huller i den nye undersøgelse. It's also how they recently realized that the X-ray emission from the center of a nearby dwarf galaxy has been fading since first detected in the 1990s. These new discoveries suggest that more will be found in archival data spanning decades.

In my own work, I use Hubble archives to make movies of "jets, " high-speed plasma ejected in beams from black holes. I used over 400 raw images spanning 13 years to make a movie of the jet in nearby galaxy M87. That movie showed, for første gang, the twisting motions of the plasma, suggesting that the jet has a helical structure.

This kind of work was only possible because other observers, for other purposes, just happened to capture images of the source I was interested in, back when I was in kindergarten. As astronomical images become larger, higher resolution and ever more sensitive, this kind of research will become the norm.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.