Dažos aspektos astronomijas joma ir strauji mainīga. Mēs uzņemam attēlus, skatāmies, kā tie ir mainījušies. Mēs sadalām gaismu dažādās krāsās, meklējot izstarojumu un absorbciju. Fakts, ka mēs to varam izdarīt ātrāk un tālākos attālumos, ir mainījis mūsu izpratni, bet ne pamatmetodiku.
Bet nesen lauks ir sācis mainīties. Vienreizējā astronoma dienas pie okulāra ir jau pagājušas. Dati tiek ņemti ātrāk, nekā tos var apstrādāt, tiek glabāti viegli pieejamos veidos, un masīvas starptautiskas astronomu komandas strādā kopā. Nesenajā starptautiskajā astronomu sanāksmē Riodežaneiro astronoms Rajs Noriss no Austrālijas Sadraudzības zinātniskās un rūpnieciskās pētniecības organizācijas (CSIRO) pārrunāja šīs izmaiņas, cik tālu tās var noiet, ko mēs varētu iemācīties un ko mēs varētu pazaudēt.
Observatorijas
Viens no veidiem, kā astronomi jau sen ir mainījuši lauku, ir tas, ka savāc vairāk gaismas, ļaujot viņiem ieskatīties dziļāk kosmosā. Tas prasīja teleskopus ar lielāku gaismas savākšanas jaudu un pēc tam ar lielāku diametru. Šie lielākie teleskopi piedāvā arī labāku izšķirtspēju, tāpēc ieguvumi ir skaidri. Tā kā teleskopiem plānošanas posmos ir nosaukumi, kas norāda uz milzīgiem izmēriem. ESO “Pārmērīgi lielais teleskops” (OWL), “Īpaši lielais masīvs” (ELA) un “Kvadrātkilometru masīvs” (SKA) ir masīvi teleskopi, kas maksā miljardiem dolāru un kuros iesaistīti resursi no daudzām valstīm.
Bet, tā kā palielinās izmēri, tā maksā arī izmaksas. Observatorijas jau tagad sasprindzina budžetu, īpaši globālās lejupslīdes laikā. Noriss norāda: “Divdesmit gadu laikā uzbūvēt vēl lielākus teleskopus maksās ievērojamu nācijas bagātības daļu, un maz ticams, ka kāda tauta vai nāciju grupa izvirzīs pietiekami augstu astronomijas prioritāti šāda instrumenta finansēšanai. Tātad, iespējams, astronomija sasniedz maksimāli pieļaujamo teleskopa izmēru. ”
Tādējādi, tā vietā, lai fiksētu gaismas savākšanas jaudu un izšķirtspēju, Noriss ierosina, ka astronomiem būs jāizpēta jaunas potenciālo atklājumu jomas. Vēsturiski šādi atklājumi ir veikti. Gamma-Ray Bursts atklāšana notika, kad mūsu novērošanas režīms tika paplašināts augstā enerģijas diapazonā. Tomēr spektrālais diapazons pašlaik ir diezgan labi pārklāts, bet citiem domēniem joprojām ir liels izpētes potenciāls. Piemēram, izstrādājot CCD, attēlu ekspozīcijas laiks tika saīsināts un tika atklātas jaunas mainīgo zvaigžņu klases. Pat īsāka ilguma ekspozīcijas ir izveidojušas asteroseismoloģijas jomu. Attīstoties detektoru tehnoloģijai, šo apakšējo robežu varētu vēl vairāk virzīt. No otras puses, attēlu uzkrāšana ilgos laikos var ļaut astronomiem izpētīt atsevišķu objektu vēsturi sīkāk nekā jebkad agrāk.
Piekļuve datiem
Pēdējos gados daudzas no šīm izmaiņām ir virzījušas lielas apsekojumu programmas, piemēram, 2 mikronu All Sky Survey (2MASS) un All Sky automated Survey (ASAS) (tikai nosaucot divus no daudzajiem liela mēroga apsekojumiem). Izmantojot šos lielos iepriekš savākto datu krājumus, astronomi spēj piekļūt astronomiskajiem datiem jaunā veidā. Tā vietā, lai ierosinātu teleskopa laiku un pēc tam cerētu, ka viņu projekts tiks apstiprināts, astronomi ir ieguvuši lielāku un neierobežotu piekļuvi datiem. Noriss ierosina, ja šī tendence turpināsies, nākamās astronomu paaudzes var veikt milzīgu darbu, pat tieši neapmeklējot observatoriju vai neplānojot novērošanas braucienu. Tā vietā dati tiks apkopoti no tādiem avotiem kā Virtuālā observatorija.
Protams, joprojām būs nepieciešami dziļāki un specializētāki dati. Šajā ziņā fiziskās observatorijas joprojām izmantos. Jau tagad liela daļa datu, kas iegūti pat mērķtiecīgos novērojumos, kļūst par publiski pieejamu astronomisko zonu. Kamēr komandas, kas izstrādā projektus, joprojām saņem pirmo informāciju, daudzi novērošanas centri pēc noteiktā laika tos atbrīvo bez maksas. Daudzos gadījumos tas ir licis citai komandai savākt datus un atklāt kaut ko, ko sākotnējā komanda bija palaidusi garām. Kā norāda Noriss, “daudz astronomisku atklājumu notiek pēc datu nodošanas citām grupām, kuras spēj pievienot datiem pievienoto vērtību, apvienojot tos ar datiem, modeļiem vai idejām, kuras, iespējams, nebija pieejamas instrumentu projektētājiem”.
Kā tāds Nelsons iesaka mudināt astronomus sniegt datus šādā veidā. Bieži pētnieka karjera tiek veidota no daudzām publikācijām. Tomēr tas rada risku sodīt tos, kas daudz laika pavada vienam projektam, kura izdevumi ir tikai nelieli. Tā vietā Nelsons ierosina sistēmu, ar kuras palīdzību astronomi nopelnītu atzinību arī pēc datu apjoma, kuru viņi ir palīdzējuši izplatīt sabiedrībā, jo tas arī palielina kolektīvās zināšanas.
Datu apstrāde
Tā kā pastāv skaidra tendence uz datu automatizētu ņemšanu, ir pilnīgi dabiski, ka liela daļa var būt arī sākotnējā datu apstrāde. Pirms attēli ir piemēroti astronomiskai izpētei, attēli ir jātīra pret troksni un jākalibrē. Daudzām metodēm nepieciešama turpmāka apstrāde, kas bieži ir garlaicīga. Es pats to esmu piedzīvojis tikpat lielā desmit nedēļu vasaras praksē, kurā piedalījos, iesaistot atkārtotu uzdevumu - pielāgot profilus zvaigžņu punktu sadalījuma funkcijai desmitiem attēlu un pēc tam manuāli noraidot zvaigznes, kuras kaut kādā veidā bija kļūdainas (piemēram, pārāk tuvu rāmja malai un daļēji nogriezts).
Lai arī šī bieži ir vērtīga pieredze, kas iemāco jaunajiem astronomiem procesu pamatojumu, to noteikti var paātrināt ar automatizētas rutīnas palīdzību. Patiešām, daudzas metodes, kuras astronomi izmanto šiem uzdevumiem, ir tās, kuras viņi apguva savas karjeras sākumā un, iespējams, ir novecojuši. Tādējādi automatizētas apstrādes procedūras varētu ieprogrammēt, lai izmantotu pašreizējo labāko praksi, lai iegūtu labākos iespējamos datus.
Bet šī metode nav bez savām briesmām. Šādā gadījumā var tikt nodoti jauni atklājumi. Ievērojami neparastus rezultātus algoritms var interpretēt kā nepilnības instrumentos vai gamma starojuma novēršanu un noraidīt, tā vietā, lai tos identificētu kā jaunu notikumu, kas prasa tālāku izskatīšanu. Turklāt attēlu apstrādes paņēmieni joprojām var saturēt artefaktus no pašiem paņēmieniem. Ja astronomi vismaz kaut nedaudz nepārzina tehnikas un to kļūmes, viņi mākslīgos rezultātus var interpretēt kā atklājumu.
Datu ieguve
Ievērojami pieaugot radīto datu apjomam, astronomiem vajadzēs jaunus rīkus, lai to izpētītu. Jau ir veikti centieni datus marķēt ar atbilstošiem identifikatoriem ar tādām programmām kā Galaxy Zoo. Pēc tam, kad šādi dati būs apstrādāti un sakārtoti, astronomi ātri varēs salīdzināt interesējošos objektus pie sava datora, kamēr iepriekš tiks plānoti iepriekšējie novērošanas cikli. Kā skaidro Noriss, “tā pieredze, kas tagad tiek izmantota novērošanas plānošanā, tiks veltīta datu bāzes datu ievainojumu plānošanai.” Maģistrantūras kursa laikā (2008. gada beigas, kas vēl joprojām ir nesens) astronomijas galvenajiem kursiem bija jāveic tikai viens kurss datorprogrammēšanā. Ja Norisa prognozes ir pareizas, kursus, tādus kā es, kuri veica novērošanas paņēmienos (kas joprojām saturēja dažus darbus, kas saistīti ar filmu fotografēšanu), iespējams, aizstās ar vairāk programmēšanas, kā arī datu bāzes administrēšanu.
Kad tie būs organizēti, astronomi varēs ātri salīdzināt to objektu populācijas, kas nekad nav redzētas uz svariem. Turklāt, viegli piekļūstot novērojumiem no vairākiem viļņu garuma režīmiem, viņi varēs iegūt pilnīgāku izpratni par objektiem. Pašlaik astronomi mēdz koncentrēties vienā vai divos spektru diapazonos. Bet ar piekļuvi tik daudz vairāk datu tas piespiedīs astronomus turpināt dažādot darbību vai sadarboties.
Secinājumi
Izmantojot visas iespējas progresēt, Noriss secina, ka, iespējams, mēs ieejam jaunā astronomijas zelta laikmetā. Atklājumi notiks ātrāk nekā jebkad agrāk, jo dati ir tik viegli pieejami. Viņš spekulē, ka doktoranti drīzumā pēc programmu uzsākšanas veiks progresīvus pētījumus. Es apšaubu, kāpēc arī pieredzējušiem bakalauriem un informētiem lajiem to nedarītu.
Tomēr, izmantojot visas iespējas, ērta piekļuve datiem pievilinās arī crackpotus. Jau tagad nekompetentie krāpniecības spiedz žurnālus, meklējot manus piedāvājumus. Cik daudz sliktāk būs, ja viņi var norādīt uz avota materiālu un viņu savādo analīzi, lai attaisnotu savas muļķības? Lai to apkarotu, astronomiem (tāpat kā visiem zinātniekiem) būs jāuzlabo savas publiskās informēšanas programmas un jāsagatavo sabiedrība nākamajiem atklājumiem.
