Aikaisemmin tänä vuonna tähtitieteilijät kompastuivat kiehtovaan havaintoon: Tuhansia mustia aukkoja on todennäköisesti lähellä galaksiamme keskustaa.
Röntgenkuvat, jotka mahdollistivat tämän löytön, eivät olleet mistä tahansa huipputeknisestä uudesta kaukoputkesta. Niitä ei myöskään edes äskettäin otettu - osa tiedoista kerättiin melkein 20 vuotta sitten.
Ei, tutkijat löysivät mustat aukot kaivaamalla läpi vanhoja, pitkään arkistoituja tietoja.
Tällaiset havainnot tulevat vain yleisemmiksi, kun ”suurten tietojen” aikakausi muuttaa tieteen tekemistä. Tähtitieteilijät keräävät räjähdysmäisesti suuremman määrän tietoja päivittäin - niin paljon, että kaikkien arkistoihin haudattujen piilotettujen signaalien paljastaminen vie vuosia.
**********
Kuusikymmentä vuotta sitten tyypillinen tähtitieteilijä työskenteli pääosin yksin tai pienessä ryhmässä. Heillä oli todennäköisesti pääsy kunnollisesti suureen maassa sijaitsevaan optiseen kaukoputkeen kotonaan.
Heidän havaintonsa rajoittuivat suurelta osin optisiin aallonpituuksiin - enemmän tai vähemmän mitä silmä voi nähdä. Tämä tarkoitti, että he menettivät signaaleja joukosta astrofysiikan lähteitä, jotka voivat emittoida näkymätöntä säteilyä erittäin matalataajuisilta radiopuhelimilta korkean energian gammasäteisiin asti. Suurimmaksi osaksi, jos halusit tehdä tähtitiedettä, sinun piti olla akateeminen tai eksentrinen rikas henkilö, jolla on pääsy hyvään kaukoputkeen.
Vanhat tiedot tallennettiin valokuvalevyinä tai julkaistuina luetteloina. Mutta pääsy muiden observatorioiden arkistoihin voi olla vaikeaa - ja amatööri-tähtitieteilijöille se oli käytännössä mahdotonta.
Nykyään on observatorioita, jotka kattavat koko sähkömagneettisen spektrin. Niitä huipputeknologian seurantakeskuksia, jotka eivät enää ole yksittäisten instituutioiden ylläpitämiä, perustavat yleensä avaruusjärjestöt, ja ne ovat usein monien maiden yhteisiä toimia.
Digitaalisen aikakauden myötä melkein kaikki tiedot ovat julkisesti saatavilla heti niiden hankkimisen jälkeen. Tämä tekee tähtitiedestä erittäin demokraattisen - kuka tahansa haluaa voi analysoida melkein minkä tahansa uutisista koostuvan tietojoukon. (Sinäkin voit tarkastella Chandran tietoja, jotka johtivat tuhansien mustien reikien löytämiseen!)
Hubble-avaruus teleskooppi (NASA) Nämä observatoriat tuottavat huikean määrän tietoja. Esimerkiksi Hubble-avaruusteskooppi, joka on toiminut vuodesta 1990, on tehnyt yli 1, 3 miljoonaa havaintoa ja lähettänyt noin 20 Gt raakatietoja viikossa, mikä on vaikuttavaa teleskoopille, joka on ensin suunniteltu 1970-luvulla. Chilessä sijaitseva Atacama Large Millimeter Array odottaa nyt lisäävän 2 TB tietoja arkistoonsa päivittäin.
**********
Tähtitieteellisten tietojen arkistot ovat jo uskomattoman suuria. Mutta asiat ovat räjähtämässä.
Jokainen observatorioiden sukupolvi on yleensä vähintään 10 kertaa herkempi kuin edellinen joko parannetun tekniikan tai sen vuoksi, että tehtävä on yksinkertaisesti suurempi. Sen mukaan kuinka kauan uusi operaatio kestää, se voi havaita satoja kertoja enemmän tähtitieteellisiä lähteitä kuin aikaisemmat tehtävät tuolla aallonpituudella.
Vertaa esimerkiksi 1990-luvulla lentänyttä varhaista EGRET-gammasäteilyn seurantakeskusta NASA: n lippulaivaoperaatioon Fermiin, joka tänä vuonna täyttää 10 vuotta. EGRET havaitsi taivaalla vain noin 190 gammasäteilylähdettä. Fermi on nähnyt yli 5000.
Chilessä parhaillaan rakenteilla oleva optinen teleskooppi Large Synoptic Survey Telescope kuvaa koko taivaan muutaman yön välein. Se on niin herkkä, että se tuottaa 10 miljoonaa hälytystä yössä uusista tai ohimenevistä lähteistä, mikä johtaa yli 15 petataytin luetteloon 10 vuoden kuluttua.
Vuonna 2020 valmistettu neliökilometrimallijärjestelmä on maailman herkein kaukoputki, joka pystyy havaitsemaan vieraiden sivilisaatioiden lentokenttien tutka-asemat jopa 50 valovuoden päässä. Vain yhden vuoden toiminnalla se tuottaa enemmän tietoa kuin koko Internet.
Nämä kunnianhimoiset projektit testaavat tutkijoiden kykyä käsitellä tietoja. Kuvat on käsiteltävä automaattisesti, mikä tarkoittaa, että tiedot on pienennettävä hallittavissa olevaan kokoon tai muunnettava valmiiksi tuotteeksi. Uudet observatoriat työntävät laskentatehon verhokäyrän edellyttäen laitteita, jotka kykenevät käsittelemään satoja teratavuja päivässä.
Tuloksena olevat arkistot - kaikki julkisesti haettavat - sisältävät miljoona kertaa enemmän tietoa siitä, mitä voidaan tallentaa tyypilliselle 1 TB: n varmuuslevylle.
**********
Tiedonhalu tekee tähtitiedestä entistä yhteistyöhaluisemman ja avoimemman tieteen. Internet-arkistojen, vahvojen oppimisyhteisöjen ja uusien tiedotusaloitteiden ansiosta kansalaiset voivat nyt osallistua tieteeseen. Esimerkiksi tietokoneohjelmalla kuka tahansa voi käyttää tietokoneen lepotilaa etsimään painovoima-aaltoja törmäävistä mustista reikistä.
Se on jännittävä aika myös tutkijoille. Minun kaltaiset tähtitieteilijät tutkivat usein fyysisiä ilmiöitä aikatauluilla niin villinä kuin ihmisen tyypillinen elinaika, ettei niiden seuraaminen reaaliajassa vain tule tapahtumaan. Tapahtumat, kuten tyypillinen galaksiyhdistyminen - miltä se kuulostaa -, voivat viedä satoja miljoonia vuosia. Kaappaamme vain tilannekuvan, kuten yhden yksittäisen kehyksen videosta auto-onnettomuudesta.
Jotkut ilmiöt tapahtuvat kuitenkin lyhyemmällä aikavälillä, joka vie vain muutaman vuosikymmenen, vuoden tai jopa sekunnin. Näin tutkijat löysivät tuhannet mustat aukot uudessa tutkimuksessa. Se on myös se, kuinka he äskettäin tajusivat, että lähellä olevan kääpiögalaksin keskustan röntgensäteily on häipynyt, kun se havaittiin ensin 1990-luvulla. Nämä uudet löytöt viittaavat siihen, että vuosikymmenien mittaisista arkistotiedoista löytyy enemmän.
Mustareiän käyttämä kuumavesisuihku jättiläisessä elliptisessä galaksissa M87. (NASA, ESA, E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, ST Sohn ja R. van der Marel (STScI), C. Norman (Johns Hopkins University) ja M. Nakamura (Academia Sinica) )) Omassa työssäni Hubble-arkistoilla tehdään elokuvia ”suihkukoneista”, nopeista plasmista, jotka on poistettu sädeistä mustista reikistä. Käytin yli 400 raakakuvaa 13 vuoden ajalta elokuvan tekemiseksi suihkusta läheisessä galaksissa M87. Elokuva osoitti ensimmäistä kertaa plasman kiertymisliikkeet, mikä viittaa siihen, että suihkulla on kierteinen rakenne.
Tällainen työ oli mahdollista vain siksi, että muut tarkkailijat muihin tarkoituksiin vain sattuivat ottamaan kuvia kiinnostuksestani lähteestä jo lastentarhassa. Kun tähtitieteelliset kuvat muuttuvat suuremmiksi, korkeammaksi resoluutioksi ja yhä herkemmiksi, tällaisesta tutkimuksesta tulee normaalia.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Eileen Meyer, fysiikan apulaisprofessori, Marylandin yliopisto, Baltimore County
