V nekaterih pogledih se polje astronomije hitro spreminja. Fotografiramo, poglejmo, kako so se spremenili. Svetlobo razbijemo v njene različne barve, iščemo emisije in absorpcijo. Dejstvo, da to zmoremo hitreje in na daljavo, je spremenilo naše razumevanje, ne pa tudi osnovne metodologije.
Toda v zadnjem času se je polje začelo spreminjati. Dnevi samotnega astronoma pri okularju že minevajo. Podatki se zbirajo hitreje, kot jih je mogoče obdelati, shraniti na lahko dostopne načine in ogromno mednarodnih skupin astronomov deluje skupaj. Na nedavnem mednarodnem srečanju astronomov v Riu de Janeiru je astronom Ray Norris iz Avstralske znanstvene in industrijske raziskovalne organizacije (CSIRO) razpravljal o teh spremembah, kako daleč lahko pridejo, česa se lahko naučimo in kaj lahko izgubimo.
Opazovalnice
Eden od načinov, kako so astronomi že dolgo spremenili polje, je z zbiranjem več svetlobe, ki jim omogoča, da se poglobijo globlje v vesolje. Za to so potrebni teleskopi z večjo močjo zbiranja svetlobe in posledično večji premeri. Ti večji teleskopi ponujajo tudi prednost izboljšane ločljivosti, zato so prednosti jasne. Teleskopi v fazi načrtovanja imajo zato imena, ki kažejo na ogromne velikosti. ESO-ovi „Over Whelminglyly Large Telescope“ (OWL), „Extremely Large Array“ (ELA) in „Square Kilometer Array“ (SKA) so ogromni teleskopi, ki stanejo več milijard dolarjev in vključujejo vire številnih držav.
Ker pa velikosti rastejo, tako tudi stroški. Opazovalnice že obremenjujejo proračune, zlasti ob svetovni recesiji. Norris trdi: "Gradnja še večjih teleskopov v dvajsetih letih bo stala pomemben del bogastva države in malo je verjetno, da bi kateri koli narod ali skupina držav postavil dovolj visoko prednostno astronomijo za financiranje takega instrumenta. Tako lahko astronomija doseže največjo velikost teleskopa, ki ga je mogoče smiselno zgraditi. "
Tako namesto določitve moči in ločljivosti svetlobe Norris predlaga, da bodo astronomi morali raziskati nova področja potencialnega odkritja. V preteklosti so bila na ta način izvedena večja odkritja. Odkritje gama-Ray razpokov se je zgodilo, ko se je naš način opazovanja razširil v visokoenergetsko območje. Vendar je spektralni razpon trenutno precej dobro pokrit, vendar imajo druge domene še vedno velik potencial za raziskovanje. Kot so razvili CCD-ji, so na primer skrajšali čas osvetlitve slik in odkrili nove razrede spremenljivih zvezd. Tudi krajše trajanje izpostavljenosti je ustvarilo področje asteroseizmologije. Z napredkom v tehnologiji detektorjev bi lahko spodnjo mejo spodbudili še dlje. Na drugem koncu lahko kopičenje slik v dolgih časih astronomom omogoči podrobnejše raziskovanje zgodovine posameznih predmetov kot kdajkoli prej.
Dostop do podatkov
V zadnjih letih je veliko teh sprememb spodbudilo obsežne anketne programe, kot sta 2 Micron All Sky Survey (2MASS) in All Sky Automated Survey (ASAS) (samo če naštejem dve izmed številnih obsežnih raziskav). S temi velikimi skladišči vnaprej zbranih podatkov lahko astronomi dostopajo do astronomskih podatkov na nov način. Namesto da bi predlagali čas za teleskop in nato upali, da bo njihov projekt odobren, astronomi imajo povečan in neoviran dostop do podatkov. Norris predlaga, da bi lahko, če se bo nadaljeval ta trend, naslednja generacija astronomov naredila ogromno dela, ne da bi neposredno obiskala opazovalni center ali načrtovala opazovalno vožnjo. Namesto tega bodo podatki zbrani iz virov, kot je Virtualni observatorij.
Seveda bodo še vedno potrebne globlje in bolj specializirane podatke. V tem pogledu bodo fizične opazovalnice še vedno videti v uporabi. Že veliko podatkov, odvzetih s celo usmerjenimi opazovalnimi poteki, jih daje v astronomsko javno domeno. Medtem ko ekipe, ki oblikujejo projekte, še vedno prejmejo podatke, mnogi opazovalniki podatke po prostem času sprostijo v brezplačno uporabo. V mnogih primerih je to pripeljalo do tega, da je druga ekipa pobrala podatke in odkrila nekaj, kar je prvotna ekipa zamudila. Kot pravi Norris, "veliko astronomskih odkritij se zgodi po tem, ko so podatki sproščeni drugim skupinam, ki jim lahko dodajo vrednost, če jih združijo s podatki, modeli ali idejami, ki oblikovalcem instrumentov morda niso bili na voljo."
Kot tak Nelson priporoča, da bi astronome spodbudil, naj prispevajo podatke na ta način. Pogosto je raziskovalna kariera zgrajena na številnih publikacijah. Vendar to tvega kaznovanje tistih, ki porabijo veliko časa za posamezen projekt, ki objavi le majhno količino publikacije. Namesto tega Nelson predlaga sistem, po katerem bi astronomi zaslužili tudi prepoznavanje po številu podatkov, ki so jim pomagali pri objavljanju v skupnost, saj to tudi povečuje kolektivno znanje.
Obdelava podatkov
Ker obstaja jasen trend avtomatiziranega odvzema podatkov, je povsem naravno, da je lahko tudi veliko začetne obdelave podatkov. Preden so slike primerne za astronomske raziskave, jih je treba očistiti zaradi hrupa in umeriti. Mnoge tehnike zahtevajo nadaljnjo obdelavo, ki je pogosto dolgočasna. Sama sem to doživela že v desetletnem poletnem pripravništvu, ki sem se ga udeležila, vključevala se je ponavljajoča se naloga prilagajanja profilov zvezdiščem na desetine slik in nato ročno zavračanje zvezd, ki so bile na nek način pomanjkljive (npr. preveč blizu roba okvirja in delno odrezan).
Čeprav je to pogosto dragocena izkušnja, ki nauči ustoličene astronome sklepanja o procesih, je zagotovo mogoče pospešiti z avtomatiziranimi rutinami. Dejansko je veliko tehnik, ki jih astronomi uporabljajo za te naloge, tiste, ki so se jih naučili že v karieri in so morda zastarele. Samodejno obdelavo rutin obdelave bi lahko programirali tako, da bi uporabili trenutno najboljše prakse, da bi zagotovili najboljše možne podatke.
Toda ta metoda ni brez lastnih nevarnosti. V takšnem primeru se lahko odkrijejo nova odkritja. Bistveno nenavadni rezultati lahko algoritem razlagajo kot napako v instrumentaciji ali udarcu gama žarkov in jih zavrnejo, namesto da bi bili prepoznani kot nov dogodek, ki upravičuje nadaljnjo obravnavo. Poleg tega lahko tehnike obdelave slike vsebujejo artefakte iz tehnik same. Če astronomi vsaj nekoliko ne poznajo tehnik in njihovih pasti, lahko umetne rezultate razlagajo kot odkritje.
Data Mining
Z velikim porastom ustvarjenih podatkov bodo astronomi potrebovali nova orodja za njihovo raziskovanje. Že zdaj si prizadevajo za označevanje podatkov z ustreznimi identifikatorji s programi, kot je Galaxy Zoo. Ko bodo taki podatki obdelani in razvrščeni, bodo astronomi hitro lahko primerjali zanimive predmete na svojih računalnikih, medtem ko bi predhodno načrtovali opazovanje voženj. Kot pojasnjuje Norris: "Strokovno znanje, ki zdaj vključuje načrtovanje opazovanja, bo namesto tega namenjeno načrtovanju prenosa v baze podatkov." Med mojo dodiplomsko nalogo (ki se je končala leta 2008, tako še vedno zadnja) so bile smernice astronomije potrebne le za en predmet računalniškega programiranja. Če so Norrisove napovedi pravilne, bodo tečaji, kot sem jaz, obiskovali tehnike opazovanja (ki so vsebovali nekaj dela, ki vključujejo filmsko fotografijo), verjetno nadomeščeni z več programiranjem in upravljanjem baz podatkov.
Ko bodo organizirani, bodo astronomi lahko hitro primerjali populacijo predmetov na tehtnicah, ki jih še nikoli niso videli. Poleg tega bodo z enostavnim dostopom do opazovanj iz več valovnih režimov lahko dobili bolj celovito razumevanje predmetov. Trenutno se astronomi ponavadi koncentrirajo v enem ali dveh območju spektra. Toda z dostopom do toliko več podatkov bo to prisililo astronome k nadaljnji diverzifikaciji ali sodelovanju.
Sklepi
Norris z vsem potencialom za napredek ugotavlja, da bomo morda vstopili v novo zlato dobo astronomije. Odkritja bodo prišla hitreje kot doslej, saj so podatki tako na voljo. Špekulira, da bodo kandidati za doktorate izvajali vrhunske raziskave kmalu po začetku svojih programov. Sprašujem se, zakaj tudi napredni dodiplomski študenti in laični laiki ne bi šli.
Toda kljub vsem možnostim bo preprost dostop do podatkov pritegnil tudi vrzeli. Že nesposobne prevare rojevajo revije, ki iščejo ponudbe. Koliko huje bo, ko bodo lahko pokazali na izvorno gradivo in njihovo bizarno analizo, da upravičijo svoje neumnosti? Za boj proti temu bodo morali astronomi (kot vsi znanstveniki) izboljšati svoje javne programe obveščanja in pripraviti javnost na prihodnja odkritja.
