I noen henseender har feltet astronomi vært raskt i endring. Vi tar bilder for å se hvordan de har endret seg. Vi bryter lys i de forskjellige fargene, og ser etter utslipp og absorpsjon. At vi kan gjøre det raskere og til flere avstander, har revolusjonert vår forståelse, men ikke basalmetodikken.
Men nylig har feltet begynt å endre seg. Dagene til den ensomme astronomen i okularet er allerede borte. Data blir tatt raskere enn de kan behandles, lagres på lett tilgjengelige måter, og massive internasjonale team av astronomer samarbeider. På det nylige internasjonale astronomemøtet i Rio de Janeiro diskuterte astronom Ray Norris fra Australias Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) disse endringene, hvor langt de kan gå, hva vi kan lære og hva vi kan miste.
observatorier
En av måtene astronomer lenge har endret felt på er ved å samle mer lys, slik at de kan kikke dypere ut i verdensrommet. Dette har krevd teleskoper med større lysinnsamlingskraft og deretter større diametre. Disse større teleskopene tilbyr også fordelen med forbedret oppløsning, slik at fordelene er klare. Som sådan har teleskoper i planleggingsstadiene navn som indikerer enorme størrelser. ESOs “Over Whelmingly Large Telescope” (OWL), “Extremely Large Array” (ELA) og “Square Kilometer Array” (SKA) er alle massive teleskoper som koster milliarder av dollar og involverer ressurser fra mange nasjoner.
Men når størrelsene svever, koster det også. Observatorier anstrenger allerede budsjetter, spesielt i kjølvannet av en global lavkonjunktur. Norris uttaler: ”Å bygge enda større teleskoper om 20 år vil koste en betydelig brøkdel av en nasjons rikdom, og det er usannsynlig at noen nasjon, eller en gruppe nasjoner, vil sette en tilstrekkelig høy prioritet til astronomi til å finansiere et slikt instrument. Så astronomien kan nå den maksimale størrelsen på teleskop som med rimelighet kan bygges. "
I stedet for fiksering om lyssamlingskraft og oppløsning, antyder Norris at astronomer vil trenge å utforske nye områder med potensiell oppdagelse. Historisk har store funn blitt gjort på denne måten. Oppdagelsen av Gamma-Ray Bursts skjedde da vårt observasjonsregime ble utvidet til høye energiområdet. Imidlertid er spektralområdet ganske godt dekket for tiden, men andre domener har fremdeles et stort potensiale for utforskning. Når CCD for eksempel ble utviklet, ble eksponeringstiden for bilder forkortet og nye klasser av variable stjerner ble oppdaget. Enda eksponeringer med kortere varighet har skapt feltet asteroseismologi. Med fremskritt innen detektorteknologi kan denne nedre grensen skyves enda lenger. I den andre enden kan lagring av bilder over lange tider tillate astronomer å utforske historien til enkeltobjekter mer detaljert enn noen gang før.
Datatilgang
I løpet av de siste årene har mange av disse endringene blitt presset frem av store undersøkelsesprogrammer som 2 Micron All Sky Survey (2MASS) og All Sky Automated Survey (ASAS) (bare for å nevne to av de store undersøkelsene i stor skala). Med disse store lagrene med forhåndsinnsamlet data er astronomer i stand til å få tilgang til astronomiske data på en ny måte. I stedet for å foreslå teleskoptid og håpe at prosjektet deres blir godkjent, har astronomene økt og uhindret tilgang til data. Norris foreslår at den neste generasjonen astronomer kan utføre enorme mengder arbeid dersom denne trenden fortsetter, uten selv å besøke et observatorium eller planlegge et observasjonsløp. I stedet blir data hentet fra kilder som Virtual Observatory.
Selvfølgelig vil det fortsatt være behov for dypere og mer spesialiserte data. I denne forbindelse vil fysiske observatorier fortsatt se bruk. Allerede gjør mye av dataene som er hentet fra til og med målrettede observasjonsløp, det til å bli det astronomiske allmenningen. Mens teamene som designer prosjekter fremdeles får første gangs data, slipper mange observatorier dataene til gratis bruk etter en tildelt tid. I mange tilfeller har dette ført til at et annet team plukket opp dataene og oppdaget noe det originale teamet hadde gått glipp av. Som Norris uttrykker det, "skjer mye astronomisk oppdagelse etter at dataene er gitt ut til andre grupper, som er i stand til å tilføre verdien til dataene ved å kombinere dem med data, modeller eller ideer som kanskje ikke har vært tilgjengelige for instrumentdesignerne."
Som sådan anbefaler Nelson å oppmuntre astronomer til å bidra med data på denne måten. Ofte er en forskerkarriere bygd på antall publikasjoner. Imidlertid risikerer dette å straffe dem som bruker store mengder tid på et enkelt prosjekt som bare produserer en liten mengde publisering. I stedet foreslår Nelson et system der astronomer også vil tjene anerkjennelse av datamengden de har bidratt til å gi ut i samfunnet, da dette også øker den kollektive kunnskapen.
Databehandling
Siden det er en tydelig trend mot automatisert datataking, er det ganske naturlig at mye av den innledende databehandlingen også kan være. Før bilder er egnet for astronomisk forskning, må bildene rengjøres for støy og kalibreres. Mange teknikker krever videre behandling som ofte er kjedelig. Selv har jeg opplevd dette så mye av et ti ukers sommerpraktikant jeg var på, involvert den repeterende oppgaven med å passe profiler til poengspredd funksjonen til stjerner for dusinvis av bilder, og deretter manuelt avvise stjerner som var feil på en eller annen måte (som f.eks. å være for nær kanten av rammen og hakket delvis av).
Selv om dette ofte er en verdifull opplevelse som lærer spirende astronomer resonnementene bak prosesser, kan det absolutt fremskyndes av automatiserte rutiner. Mange teknikker astronomer bruker til disse oppgavene, er faktisk de lærte tidlig i karrieren og kan godt være utdaterte. Som sådan kan automatiserte behandlingsrutiner programmeres for å benytte dagens beste praksis for å gi best mulig data.
Men denne metoden er ikke uten egne farer. I et slikt tilfelle kan nye funn føres videre. Betydelig uvanlige resultater kan tolkes av en algoritme som en feil i instrumenteringen eller en gammastråleangrep og avvises i stedet for å bli identifisert som en ny hendelse som garanterer videre vurdering. I tillegg kan bildebehandlingsteknikker fremdeles inneholde gjenstander fra selve teknikkene. Skulle astronomer ikke minst være litt kjent med teknikkene og deres fallgruver, kan de tolke kunstige resultater som et funn.
Datautvinning
Med den enorme økningen i data som blir generert, vil astronomer trenge nye verktøy for å utforske dem. Allerede har det vært arbeidet med å merke data med passende identifikatorer med programmer som Galaxy Zoo. Når slike data er behandlet og sortert, vil astronomer raskt kunne sammenligne objekter av interesse på datamaskinene, mens tidligere observasjonsløp ville være planlagt. Som Norris forklarer: "Ekspertisen som nå går ut på å planlegge en observasjon, vil i stedet vies til å planlegge et forsøk i databasene." I løpet av undervisningen min (slutten av 2008, så fremdeles nylig), var astronomimester bare pålagt å ta et enkelt kurs i dataprogrammering. Hvis Norris 'spådommer er riktige, vil kursene studentene som meg tok i observasjonsteknikker (som fremdeles inneholdt noe arbeid som involverer filmfotografering), trolig bli erstattet med mer programmering og databaseadministrasjon.
Når de er organisert, vil astronomer raskt kunne sammenligne populasjoner av gjenstander på skalaer som aldri før er sett. Ved å lett få tilgang til observasjoner fra flere bølgelengderegimer vil de dessuten kunne få en mer omfattende forståelse av objekter. For tiden har astronomer en tendens til å konsentrere seg i ett eller to spektersområder. Men med tilgang til så mye mer data, vil dette tvinge astronomer til å diversifisere seg videre eller jobbe samarbeidende.
konklusjoner
Med alt potensialet for avansement, konkluderer Norris med at vi kanskje går inn i en ny gullalder for astronomi. Funn vil komme raskere enn noen gang siden data er så lett tilgjengelige. Han spekulerer i at ph.d.-kandidater vil gjøre nyskapende forskning kort tid etter at programmene er startet. Jeg stiller spørsmål ved hvorfor avanserte studenter og informerte legfolk ikke ville det også.
For alle mulighetene, vil den enkle tilgangen til data tiltrekke crackpots også. Allerede svermer inhabil svindel tidsskrifter på jakt etter tilbud til meg. Hvor mye verre vil det være når de kan peke på kildematerialet og deres bisarre analyse for å rettferdiggjøre tullet deres? For å bekjempe dette vil astronomer (som alle forskere) ha behov for å forbedre sine offentlige oppsøkingsprogrammer og forberede publikum på at funnene skal komme.
