В някои отношения полето на астрономията бързо се променя. Правим снимки, гледаме как са се променили. Разбиваме светлината в различните й цветове, търсейки емисия и абсорбция. Фактът, че можем да го направим по-бързо и до по-нататъшни разстояния, революционизира нашето разбиране, но не и основната методология.
Но наскоро полето започна да се променя. Дните на самотния астроном на окуляра вече отминаха. Данните се вземат по-бързо, отколкото могат да бъдат обработвани, съхранявани по лесно достъпни начини и масивни международни екипи от астрономи работят заедно. На неотдавнашната международна среща на астрономите в Рио де Жанейро астрономът Рей Норис от Австралийската научно-промишлена научноизследователска организация (CSIRO) обсъди тези промени, докъде могат да стигнат, какво можем да научим и какво може да загубим.
обсерватории
Един от начините астрономите отдавна са променили полето, като събират повече светлина, което им позволява да надникнат по-дълбоко в космоса. Това изисква телескопи с по-голяма мощност на събиране на светлина и впоследствие по-големи диаметри. Тези по-големи телескопи също предлагат ползата от подобрена разделителна способност, така че ползите са ясни. Като такива, телескопите в етапите на планиране имат имена, показващи огромни размери. „Над телескопът“ (OWL), „Изключително голям масив“ (ELA) и „Квадратен километров масив“ (SKA) на ESO са масивни телескопи, струващи милиарди долари и включващи ресурси от много нации.
Но тъй като размерите се извисяват, толкова и разходите. Вече обсерваториите обтягат бюджетите, особено вследствие на глобалната рецесия. Норис заявява: „Изграждането на още по-големи телескопи за двадесет години ще струва значителна част от богатството на една страна и е малко вероятно някоя нация или група от нации да постави достатъчно висок приоритет на астрономията, за да финансира такъв инструмент. Така че астрономията може да достигне максималния размер на телескопа, който разумно може да бъде изграден. "
По този начин, вместо фиксирането на мощността и разделителната способност на светлината, Норис предполага, че астрономите ще трябва да изследват нови области на потенциално откриване. Исторически по този начин са направени големи открития. Откриването на гама-лъчовите изблици се случи, когато наблюдателният ни режим беше разширен във високоенергийния обхват. В момента спектралният обхват е доста добре покрит, но други домейни все още имат голям потенциал за изследване. Например, като CCD-те са разработени, времето за експозиция на изображенията е съкратено и са открити нови класове променливи звезди. Още по-кратките експозиции са създали полето на астеросеизмологията. С напредъка на детекторната технология тази долна граница може да бъде изтласкана още повече. От друга страна, складирането на изображения за дълги времена може да позволи на астрономите да изследват историята на единични обекти по-подробно от всякога.
Достъп до данни
През последните години много от тези промени бяха изтласкани напред от големи програми за проучвания като 2 Micron All Sky Survey (2MASS) и All Sky Automated Survey (ASAS) (само за да назовем две от многобройните мащабни проучвания). С тези големи магазини от предварително събрани данни астрономите имат достъп до астрономически данни по нов начин. Вместо да предлагат време за телескоп и след това да се надяват, че проектът им е одобрен, астрономите имат увеличен и неограничен достъп до данни. Норис предлага, ако тази тенденция се продължи, следващото поколение астрономи може да свърши огромно количество работа, без дори да посети директно обсерватория или да планира наблюдение. Вместо това данните ще бъдат събирани от източници като Виртуалната обсерватория.
Разбира се, все още ще има нужда от по-задълбочени и специализирани данни. В това отношение физическите обсерватории все още ще виждат употреба. Вече голяма част от данните, взети дори от целенасочени наблюдения, ги превръщат в астрономическо обществено достояние. Въпреки че екипите, които проектират проекти, все още получават първо предаване на данни, много обсерватории пускат данните за безплатно използване след определено време. В много случаи това доведе до друг екип да събере данните и да открие нещо, което първоначалният екип е пропуснал. Както казва Норис, „много астрономически открития се случват след пускането на данните на други групи, които са в състояние да добавят стойност на данните, като ги комбинират с данни, модели или идеи, които може да не са били достъпни за конструкторите на инструменти“.
Като такъв, Нелсън препоръчва да насърчава астрономите да предоставят данни по този начин. Често изследователската кариера се гради върху броя публикации. Това обаче рискува да се накажат онези, които отделят големи количества време за един проект, който създава само малко количество публикации. Вместо това Нелсън предлага система, чрез която астрономите също биха спечелили признание чрез количеството данни, които са помогнали за пускане в общността, тъй като това също увеличава колективните знания.
Обработка на данни
Тъй като има ясна тенденция към автоматизирано вземане на данни, съвсем естествено е, че голяма част от първоначалната обработка на данни може да бъде и такава. Преди изображенията да са подходящи за астрономически изследвания, изображенията трябва да бъдат почистени от шум и калибрирани. Много техники изискват допълнителна обработка, която често е досадна. Аз самият съм преживял това почти през десетседмичния летен стаж, на който присъствах, включваше повтарящата се задача да приспособявам профили към функцията за разпръскване на точки на звезди за десетки изображения и след това ръчно да отхвърлям звезди, които бяха погрешни по някакъв начин (например прекалено близо до ръба на рамката и частично отсечена).
Въпреки че това често е ценен опит, който учи начинаещи астрономи на разсъжденията на процесите, със сигурност може да бъде ускорен от автоматизирани процедури. Всъщност много техники, които астрономите използват за тези задачи, са тези, които са научили още в кариерата си и може да са остарели. По този начин, автоматизираните процедури за обработка могат да бъдат програмирани така, че да използват най-добрите съвременни практики, за да осигурят възможно най-добрите данни.
Но този метод не е без собствени опасности. В такъв случай могат да бъдат предадени нови открития. Значително необичайни резултати могат да бъдат интерпретирани от алгоритъм като недостатък в инструментариума или удар на гама лъчи и отхвърлени, вместо да бъдат идентифицирани като ново събитие, което налага по-нататъшно разглеждане. Освен това техниките за обработка на изображения все още могат да съдържат артефакти от самите техники. Ако астрономите не са поне малко запознати с техниките и техните клопки, те могат да интерпретират изкуствените резултати като откритие.
Извличане на данни
С огромното увеличение на генерираните данни, астрономите ще се нуждаят от нови инструменти, за да ги изследват. Вече са положени усилия за маркиране на данни с подходящи идентификатори с програми като Galaxy Zoo. След като такива данни се обработят и сортират, астрономите бързо ще могат да сравняват обектите, представляващи интерес на своите компютри, докато преди това ще бъдат планирани наблюдения. Както Норис обяснява: „Експертизата, която сега отива в планирането на наблюдение, вместо това ще бъде посветена на планирането на потока в базите данни.“ По време на курсовата ми бакалавърска работа (до края на 2008 г., така все още неотдавна), астрономическите специалности бяха задължени да вземат само един курс по компютърно програмиране. Ако прогнозите на Норис са верни, курсовете като мен, взети по техники за наблюдение (които все още съдържат някаква работа, включваща филмова фотография), вероятно ще бъдат заменени с повече програмиране, както и администриране на база данни.
Веднъж организирани, астрономите ще могат бързо да сравняват популации от обекти на везни, които никога не са виждали. Освен това, чрез лесен достъп до наблюдения от множество режими на дължината на вълната, те ще могат да получат по-цялостно разбиране на обектите. В момента астрономите са склонни да се концентрират в един или два спектъра на спектъра. Но с достъп до толкова много повече данни, това ще принуди астрономите да се диверсифицират допълнително или да работят съвместно.
Заключения
С целия потенциал за напредък Норис заключава, че може би навлизаме в нов Златен век на астрономията. Откритията ще дойдат по-бързо от всякога, тъй като данните са толкова лесно достъпни. Той спекулира, че кандидатите за докторска степен ще правят авангардни изследвания малко след започване на своите програми. Питам се защо напредналите студенти и информираните миряни не биха били също така.
Независимо от това, за всички възможности, лесният достъп до данни ще привлече и пукнатините. Вече некомпетентните измами роят списания, които търсят цитати към моите. Колко по-лошо ще бъде, когато те могат да посочат изходния материал и техния причудлив анализ, за да оправдаят глупостите си? За да се борят с това, астрономите (както и всички учени) ще трябва да подобрят своите публични програми за информация и да подготвят обществеността за предстоящите открития.
