У деяких аспектах область астрономії швидко змінювалася. Нові досягнення в технології дозволили досліджувати нові спектральні режими, нові методи отримання зображень, нові методи моделювання тощо. Але в інших аспектах ми все ще робимо те саме, що й 100 років тому. Ми фотографуємо, дивимося, як вони змінилися. Ми розбиваємо світло на різні кольори, шукаючи випромінювання та поглинання. Той факт, що ми можемо зробити це швидше і на більшій відстані, змінив наше розуміння, але не базову методологію.
Але останнім часом сфера почала змінюватися. Часи самотнього астронома біля окуляра вже минули. Дані збираються швидше, ніж можуть бути оброблені, зберігаються легко доступними способами, і величезні міжнародні команди астрономів працюють разом. На нещодавній Міжнародній зустрічі астрономів у Ріо-де-Жанейро астроном Рей Норріс з Австралійської організації наукових і промислових досліджень (CSIRO) обговорювали ці зміни , як далеко вони можуть зайти, чого ми можемо дізнатися, а що втратимо.
Обсерваторії
Одним із способів, яким астрономи вже давно змінили поле, є збирання більше світла, що дозволяє їм зазирнути глибше в космос. Для цього потрібні телескопи з більшою потужністю збирання світла, а згодом і більшими діаметрами. Ці більші телескопи також пропонують переваги покращеної роздільної здатності, тому переваги очевидні. Таким чином, телескопи на стадії планування мають назви, які вказують на величезні розміри. «Надзвичайно великий телескоп» (OWL), «Extremely Large Array» (ELA) і «Квадратний кілометровий масив» (SKA) ESO – це величезні телескопи, які коштують мільярди доларів і залучають ресурси багатьох країн.
Але в міру зростання розмірів зростає і вартість. Вже зараз обсерваторії напружують бюджети, особливо на хвилі глобальної рецесії. Норріс стверджує: «Створення ще більших телескопів за двадцять років буде коштувати значної частини багатства нації, і малоймовірно, що будь-яка нація чи група націй встановить достатньо високий пріоритет астрономії, щоб фінансувати такий інструмент. Отже, астрономія, можливо, досягає максимального розміру телескопа, який можна обґрунтовано побудувати».
Таким чином, замість фіксації на потужності та роздільній здатності світла, Норріс припускає, що астрономам потрібно буде досліджувати нові області потенційних відкриттів. Історично таким чином були зроблені великі відкриття. Відкриття гамма-сплесків відбулося, коли наш режим спостереження був розширений до діапазону високих енергій. Проте спектральний діапазон наразі досить добре охоплений, але інші області все ще мають великий потенціал для дослідження. Наприклад, у міру розробки ПЗС час експозиції для зображень був скорочений і були відкриті нові класи змінних зірок. Ще менша тривалість впливу створила область астеросейсмології. Завдяки прогресу в технології детекторів цю нижню межу можна було б розширити ще далі. З іншого боку, накопичення зображень протягом тривалого часу може дозволити астрономам досліджувати історію окремих об’єктів більш детально, ніж будь-коли раніше.
Доступ до даних
Протягом останніх років багато з цих змін були просувані великими програмами дослідження, такими як 2 Micron All Sky Survey (2MASS) і All Sky Automated Survey (ASAS) (назвіть лише два з цих численні масштабні опитування ). Завдяки цим великим сховищам попередньо зібраних даних астрономи можуть отримати доступ до астрономічних даних по-новому. Замість того, щоб пропонувати час телескопа, а потім сподіватися, що їхній проект буде схвалено, астрономи мають розширений і безперешкодний доступ до даних. Норріс припускає, що, якщо ця тенденція збережеться, наступне покоління астрономів може виконувати величезний обсяг роботи, навіть не відвідуючи обсерваторію або плануючи спостереження. Натомість дані будуть вибрані з таких джерел, як Віртуальна обсерваторія .
Звичайно, все ще буде потреба в більш глибоких і спеціалізованих даних. У цьому відношенні фізичні обсерваторії все ще знайдуть застосування. Вже зараз велика частина даних, отриманих навіть із цілеспрямованих спостережень, стає астрономічним суспільним надбанням. У той час як команди, які розробляють проекти, все ще отримують перші дані, багато обсерваторій видають дані для безкоштовного використання через відведений час. У багатьох випадках це призводило до того, що інша команда збирала дані та виявляла те, що початкова команда упустила. Як зазначає Норріс, «багато астрономічних відкриттів відбувається після того, як дані передаються іншим групам, які можуть додати цінності до даних, об’єднавши їх із даними, моделями чи ідеями, які, можливо, були недоступні розробникам приладів».
Таким чином, Нельсон рекомендує заохочувати астрономів вносити дані в такий спосіб. Часто наукова кар’єра будується на кількості публікацій. Однак це ризикує покарати тих, хто витрачає багато часу на один проект, який створює лише невелику кількість публікацій. Натомість Нельсон пропонує систему, за допомогою якої астрономи також заробляли б визнання за кількістю даних, які вони допомогли оприлюднити спільноті, оскільки це також збільшує колективні знання.
Обробка даних
Оскільки існує чітка тенденція до автоматизованого отримання даних, цілком природно, що більша частина початкової обробки даних може бути також. Перш ніж зображення стануть придатними для астрономічних досліджень, вони повинні бути придатними очищені від шуму та відкалібровані . Багато технік вимагають подальшої обробки, яка часто є стомлюючою. Я сам відчув це протягом десятитижневого літнього стажування, яке я відвідував, яке включало повторювані завдання підгонка профілів до функції точкового розкидання зірок для десятків зображень, а потім вручну відхиляють зірки, які були певним чином дефектні (наприклад, були занадто близько до краю кадру та частково відрізані).
Хоча це часто є цінним досвідом, який навчає астрономів-початківців розуміти процеси, це, безумовно, можна прискорити за допомогою автоматизованих процедур. Справді, багато методів, які астрономи використовують для цих завдань, вони навчилися на початку своєї кар’єри і цілком можуть бути застарілими. Таким чином, автоматизовані процедури обробки можуть бути запрограмовані на використання сучасних найкращих практик для отримання найкращих даних.
Але цей метод не позбавлений власних ризиків. У такому випадку нові відкриття можуть бути пропущені. Значно незвичайні результати можуть бути інтерпретовані алгоритмом як недолік приладів або гамма-променів і відхилені, а не ідентифіковані як нова подія, що вимагає подальшого розгляду. Крім того, методи обробки зображень можуть все ще містять артефакти від самих технік. Якщо астрономи хоча б трохи не знайомі з методами та їхніми підводними каменями, вони можуть інтерпретувати штучні результати як відкриття.
Видобуток даних
У зв’язку з значним збільшенням даних, які генеруються, астрономам знадобляться нові інструменти для їх дослідження. Вже були спроби позначити дані відповідними ідентифікаторами за допомогою таких програм, як Galaxy Zoo. Після того, як такі дані будуть оброблені та відсортовані, астрономи швидко зможуть порівнювати об’єкти, що цікавлять їх, на своїх комп’ютерах, тоді як попередні спостереження будуть заплановані. Як пояснює Норріс, «експертиза, яка зараз використовується для планування спостереження, натомість буде спрямована на планування набігу на бази даних». Під час моєї курсової роботи на бакалавраті (закінчується 2008 рік, так що все ще нещодавно) спеціальності астрономії повинні були пройти лише один курс комп’ютерного програмування. Якщо прогнози Норріса вірні, курси, які студенти, як я, проходили з методів спостереження (які все ще містили деяку роботу, пов’язану з фотозйомкою на плівку), швидше за все, будуть замінені на більше програмування, а також адміністрування баз даних.
Після організації астрономи зможуть швидко порівнювати популяції об’єктів у масштабах, яких раніше не було. Крім того, завдяки легкому доступу до спостережень із різних режимів довжин хвиль вони зможуть отримати більш повне розуміння об’єктів. В даний час астрономи, як правило, зосереджуються в одному або двох діапазонах спектрів. Але, маючи доступ до набагато більшої кількості даних, це змусить астрономів продовжувати диверсифікацію або працювати разом.
Висновки
З усім потенціалом для просування, Норріс робить висновок, що ми, можливо, вступаємо в новий золотий вік астрономії. Відкриття будуть відбуватися швидше, ніж будь-коли, оскільки дані настільки легкодоступні. Він припускає, що кандидати в докторантуру будуть проводити передові дослідження незабаром після початку своїх програм. Я запитую, чому просунуті студенти та поінформовані неспеціалісти також цього не роблять.
Проте, незважаючи на всі можливості, простий доступ до даних також привабить безглуздих. Вже некомпетентні шахраї кишать журнали, шукаючи мої цитати. Наскільки гірше буде, коли вони зможуть вказати на вихідний матеріал і свій дивний аналіз, щоб виправдати свою нісенітницю? Щоб боротися з цим, астрономам (як і всім вченим) потрібно буде вдосконалити свої програми роботи з громадськістю та підготувати громадськість до майбутніх відкриттів.