Začátkem tohoto roku astronomové narazili na fascinující nález: V blízkosti středu naší galaxie pravděpodobně existují tisíce černých děr.
Rentgenové snímky, které umožnily tento objev, nebyly z nějakého moderního nového dalekohledu. Nebyly ani nedávno přijaty - některá data byla shromážděna téměř před 20 lety.
Ne, vědci objevili černé díry kopáním starých, dlouho archivovaných dat.
Objevy jako je tento, se stanou běžnějšími, protože éra „velkých dat“ mění způsob, jakým se věda provádí. Astronomové shromažďují každý den exponenciálně větší množství dat - natolik, že odhalení všech skrytých signálů uložených v archivech bude trvat roky.
**********
Před šedesáti lety typický astronom pracoval převážně sám nebo v malém týmu. Pravděpodobně měli přístup ke slušně velkému pozemnímu optickému dalekohledu ve své domovské instituci.
Jejich pozorování byla z velké části omezena na optické vlnové délky - víceméně to, co oko vidí. To znamenalo, že zmeškaly signály z řady astrofyzikálních zdrojů, které mohou vysílat neviditelné záření z velmi nízkofrekvenčního rádia až po vysokoenergetické gama paprsky. Z větší části, pokud jste chtěli dělat astronomii, musíte být akademický nebo excentrický bohatý člověk s přístupem k dobrému dalekohledu.
Stará data byla uložena ve formě fotografických desek nebo publikovaných katalogů. Ale přístup k archivům z jiných observatoří by mohl být obtížný - a to bylo pro amatérské astronomy prakticky nemožné.
Dnes existují observatoře, které pokrývají celé elektromagnetické spektrum. Tyto nejmodernější observatoře, které již nejsou provozovány jednotlivými institucemi, obvykle zahajují kosmické agentury a často jsou společným úsilím mnoha zemí.
S příchodem digitálního věku jsou téměř všechna data veřejně dostupná krátce po jejich získání. Díky tomu je astronomie velmi demokratická - každý, kdo chce reanalyzovat téměř jakýkoli soubor dat, který přináší zprávy. (Také se můžete podívat na data z Chandry, která vedla k objevu tisíců černých děr!)
Hubbleův vesmírný dalekohled (NASA) Tyto observatoře generují ohromující množství dat. Například Hubbleův kosmický dalekohled, který funguje od roku 1990, provedl každý týden přes 1, 3 milionu pozorování a každý týden přenáší kolem 20 GB nezpracovaných dat, což je působivé pro dalekohled, který byl poprvé navržen v 70. letech. Atacama Large Millimeter Array v Chile nyní očekává přidání 2 TB dat do svých archivů každý den.
**********
Archivy astronomických dat jsou již působivě velké. Ale věci se chystají explodovat.
Každá generace observatoří je obvykle nejméně 10krát citlivější než předchozí, a to buď díky vylepšené technologii, nebo proto, že mise je prostě větší. Podle toho, jak dlouho nová mise běží, dokáže detekovat stokrát více astronomických zdrojů než předchozí mise na této vlnové délce.
Například porovnejte ranou observatoř gama paprsků EGRET, která letěla v 90. letech, s vlajkovou lodí NASA Fermi, která letos letos obnáší 10. EGRET detekoval na obloze pouze asi 190 zdrojů gama záření. Fermi viděl přes 5000.
Velký synoptický průzkumný dalekohled, optický dalekohled, který je v současné době ve výstavbě v Chile, bude každých několik nocí zobrazovat celou oblohu. Bude tak citlivé, že bude generovat 10 milionů záznamů za noc o nových nebo přechodných zdrojích, což povede k katalogu více než 15 petabajtů po 10 letech.
Po dokončení v roce 2020 bude Square Kilometer Array nejcitlivějším dalekohledem na světě, který dokáže detekovat letištní radarové stanice mimozemských civilizací až do vzdálenosti 50 světelných let. Za pouhý rok činnosti vygeneruje více dat než celý internet.
Tyto ambiciózní projekty otestují schopnost vědců zpracovávat data. Obrázky budou muset být automaticky zpracovány - to znamená, že data budou muset být zmenšena na zvládnutelnou velikost nebo přeměněna na hotový produkt. Nové observatoře tlačí obálku výpočetní síly a vyžadují zařízení schopná zpracovávat stovky terabajtů denně.
Výsledné archivy - všechny veřejně prohledatelné - budou obsahovat 1 milionkrát více informací, než co lze uložit na typickém záložním disku 1 TB.
**********
Záchrana dat způsobí, že se astronomie stane více vědeckou spoluprací a otevřenou vědou než kdykoli předtím. Díky internetovým archivům, robustním vzdělávacím komunitám a novým iniciativám v oblasti terénních komunikací se nyní mohou občané účastnit vědy. Například s počítačovým programem může kdokoli využít klidový čas svého počítače, aby pomohl při hledání gravitačních vln způsobených kolizemi černých děr.
Je to také vzrušující čas pro vědce. Astronomové, jako jsem já, často studují fyzikální jevy na časových harmonogramech tak divoce, než je obvyklý lidský život, který je sledovat v reálném čase se prostě nestane. Události jako typické sloučení galaxií - což je přesně to, co zní - mohou trvat stovky milionů let. Vše, co můžeme zachytit, je snímek, jako jediný statický snímek z videa dopravní nehody.
Existují však jevy, které se vyskytují v kratších časových úsecích, které trvají jen několik desetiletí, let nebo dokonce sekund. Takto vědci objevili tyto tisíce černých děr v nové studii. Také si nedávno uvědomili, že rentgenová emise z centra blízké trpasličí galaxie od první detekce v 90. letech mizí. Tyto nové objevy naznačují, že v archivních datech přes desetiletí bude více.
Proud horkého plynu poháněný černou dírou v obrovské eliptické galaxii M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn a R. van der Marel (STScI), C. Norman (Johns Hopkins University) a M. Nakamura (Academia Sinica) )) Ve své vlastní práci používám Hubbleovy archivy k natáčení filmů „trysek“, vysokorychlostní plazmy vypuštěné do paprsků z černých děr. Použil jsem přes 400 surových obrazů trvajících 13 let, abych vytvořil film trysky v blízké galaxii M87. Tento film poprvé ukázal kroutící se pohyby plazmy, což naznačuje, že tryska má spirálovitou strukturu.
Tento druh práce byl možný pouze proto, že jiní pozorovatelé pro jiné účely právě náhodou zachytili obrázky zdroje, o který jsem se zajímal, zpět, když jsem byl ve školce. Jak se astronomické obrazy zvětšují, mají vyšší rozlišení a stále citlivější, stává se tento druh výzkumu normou.
Tento článek byl původně publikován v The Conversation.
Eileen Meyer, odborná asistentka fyziky, University of Maryland, Baltimore County
