Tidligere i år snublede astronomer over en fascinerende konstatering: Tusinder af sorte huller findes sandsynligvis nær centrum af vores galakse.
Røntgenbillederne, der muliggjorde denne opdagelse, stammede ikke fra et moderne moderne teleskop. De blev heller ikke for nylig taget - nogle af dataene blev indsamlet for næsten 20 år siden.
Nej, forskerne opdagede de sorte huller ved at grave gennem gamle, arkiverede data.
Opdagelser som dette vil kun blive mere almindelige, da æraen med "big data" ændrer, hvordan videnskab udføres. Astronomer indsamler en eksponentielt større mængde data hver dag - så meget, at det vil tage år at afsløre alle de skjulte signaler, der er begravet i arkiverne.
**********
For tres år siden arbejdede den typiske astronom stort set alene eller i et lille team. De havde sandsynligvis adgang til et respektabelt stort jordbaseret optisk teleskop på deres hjemmeinstitution.
Deres observationer var stort set begrænset til optiske bølgelængder - mere eller mindre hvad øjet kan se. Det betød, at de gik glip af signaler fra en række astrofysiske kilder, der kan udsende ikke-synlig stråling fra meget lavfrekvent radio helt op til højenergi-gammastråler. For det meste, hvis du ville gøre astronomi, skulle du 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 adgang til arkiver fra andre observatorier kunne være vanskeligt - og det var næsten umuligt for amatørastronomer.
I dag er der observatorier, der dækker hele det elektromagnetiske spektrum. Disse avancerede observatorier lanceres normalt ikke af enkeltinstitutioner, og de er ofte fælles bestræbelser, der involverer mange lande.
Med den digitale tidsalder er næsten alle data offentligt tilgængelige kort efter, at de er indhentet. Dette gør astronomi meget demokratisk - enhver, der vil, kan genanalysere næsten ethvert datasæt, der får nyhederne. (Du kan også se på Chandra-dataene, der førte til opdagelsen af tusinder af sorte huller!)
Hubble-rumteleskopet (NASA) Disse observatorier genererer en svimlende mængde data. For eksempel har Hubble-rumteleskopet, der opererer siden 1990, gjort over 1, 3 millioner observationer og transmitterer ca. 20 GB rå data 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.
**********
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 den foregående, enten på grund af forbedret teknologi eller fordi missionen simpelthen er større. Afhængig af hvor længe en ny mission kører, kan den registrere hundreder af gange mere astronomiske kilder end tidligere missioner på den bølgelængde.
Sammenlign for eksempel det tidlige EGRET gammastråleobservatorium, der fløj i 1990'erne, med NASAs flagskibsmission Fermi, som bliver 10 år i år. EGRET opdagede kun ca. 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 forestille sig hele himlen med få nætter. Det vil være så følsomt, at det vil generere 10 millioner advarsler pr. Nat på nye eller forbigående kilder, hvilket fører til et katalog med over 15 petabyte efter 10 år.
Når kvadratkilometer-arrayen blev afsluttet i 2020, vil det være det mest følsomme teleskop i verden, der er i stand til at registrere lufthavnsradarstationer for fremmede civilisationer op til 50 lysår væk. På blot et års aktivitet vil det generere flere data end hele internettet.
Disse ambitiøse projekter vil teste forskeres 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 konvolutten af computerkraft og kræver faciliteter, der er i stand til at behandle hundreder af terabyte pr. Dag.
De resulterende arkiver - alle offentligt søgbare - vil indeholde 1 million gange mere information om, hvad der kan gemmes på din typiske 1 TB backup-disk.
**********
Datafloden vil få astronomi til at blive en mere samarbejdende og åben videnskab end nogensinde før. Takket være internetarkiver, robuste læringssamfund og nye opsøgende initiativer kan borgerne nu deltage i videnskab. For eksempel med computerprogrammet kan enhver bruge computerens inaktiv tid til at hjælpe med at søge efter gravitationsbølger fra at kollidere sorte huller.
Det er også en spændende tid for forskere. Astronomer som mig selv studerer ofte fysiske fænomener på tidsskalaer så vildt ud over den typiske menneskelige levetid, at det at se dem i realtid bare ikke vil ske. Begivenheder som en typisk galaksefusion - hvilket er nøjagtigt, hvordan det lyder - kan tage hundreder af millioner af år. Alt, hvad vi kan fange, er et snapshot, ligesom en enkelt stillbillede fra en video af en bilulykke.
Der er dog nogle fænomener, der forekommer på kortere tidsforløb, der kun tager nogle få årtier, år eller endda sekunder. Sådan opdagede forskere de tusinder af sorte huller i den nye undersøgelse. Det er også, hvordan de for nylig indså, at røntgenemissionen fra midten af en nærliggende dværggalakse er forsvundet siden først påvist i 1990'erne. Disse nye opdagelser antyder, at der vil blive fundet mere i arkivdata, der spænder over årtier.
En sort-hullet-drevet jetstråle med varm gas i den gigantiske elliptiske galakse M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn og R. van der Marel (STScI), C. Norman (Johns Hopkins University) og M. Nakamura (Academia Sinica) )) I mit eget arbejde bruger jeg Hubble-arkiver til at lave film af ”jetfly”, højhastighedsplasma, der udsættes i bjælker fra sorte huller. Jeg brugte over 400 rå billeder i 13 år til at lave en film af jetflyet i den nærliggende galakse M87. Filmen viste for første gang plasmaets vridende bevægelser, hvilket antydede, at jetjet har en spiralformet struktur.
Denne slags arbejde var kun muligt, fordi andre observatører til andre formål bare fandt billeder af kilden, jeg var interesseret i, tilbage da jeg var i børnehaven. Når astronomiske billeder bliver større, højere opløsning og stadig mere følsomme, vil denne form for forskning blive normen.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Eileen Meyer, adjunkt i fysik, University of Maryland, Baltimore County
