Joissakin suhteissa tähtitieteen ala on ollut nopeasti muuttuva. Otamme kuvia, katsomme, kuinka ne ovat muuttuneet. Hajotamme valon sen eri väreihin etsimällä säteilyä ja imeytymistä. Se, että pystymme tekemään sen nopeammin ja pidemmälle, on mullistanut ymmärryksemme, mutta ei perusmenetelmiä.
Mutta viime aikoina ala on alkanut muuttua. Okulaarin yksinäisen tähtitieteilijän päivät ovat jo ohitse. Tietoja otetaan nopeammin kuin niitä voidaan käsitellä, tallennetaan helposti saavutettavilla tavoilla, ja massiiviset kansainväliset tähtitieteilijäryhmät toimivat yhdessä. Äskettäisessä kansainvälisessä tähtitieteilijöiden kokouksessa Rio de Janeirossa Australian Kansainyhteisön tiede- ja teollisuustutkimusjärjestön (CSIRO) tähtitieteilijä Ray Norris keskusteli näistä muutoksista, kuinka pitkälle ne voivat mennä, mitä voimme oppia ja mitä voimme menettää.
observatoriot
Yksi tapa, jolla tähtitieteilijät ovat kauan muuttaneet kenttää, on keräämällä enemmän valoa, antamalla heille vertautua syvemmälle avaruuteen. Tämä on vaatinut teleskooppeja, joilla on suurempi valon keräysteho ja myöhemmin suurempia halkaisijoita. Nämä suuret kaukoputket tarjoavat myös parannetun resoluution edun, joten edut ovat selvät. Sellaisina suunnitteluvaiheiden teleskoopeilla on nimet, jotka osoittavat valtavia kokoja. ESO: n ”Yli erittäin miellyttävä teleskooppi” (OWL), “Erittäin suuri ryhmä” (ELA) ja “Neliökilometrin taulukko” (SKA) ovat kaikki valtavia kaukoputket, jotka maksavat miljardeja dollareita ja joihin sisältyy resursseja useista maista.
Mutta kun koot nousevat, niin myös kustannukset. Observatorioilla jo joudutetaan budjetteja, etenkin maailmanlaajuisen taantuman seurauksena. Norris sanoo: ”Vielä suurempien kaukoputkien rakentaminen kahdenkymmenen vuoden kuluessa maksaa merkittävän osan kansakunnan vauraudesta, ja on epätodennäköistä, että mikään kansakunta tai kansakuntaryhmä asettaisi tähtitiedelle riittävän korkean prioriteetin tällaisen instrumentin rahoittamiseksi. Joten tähtitiede saattaa olla saavuttamassa kohtuullisesti rakennettavan teleskoopin enimmäiskoko. ”
Valonkeruutehoon ja -resoluutiöön kiinnittymisen sijasta Norris ehdottaa siis, että tähtitieteilijöiden on tutkittava uusia potentiaalisten löytöjen alueita. Historiallisesti merkittäviä löytöjä on tehty tällä tavalla. Gamma-säteilypurskeiden löytö tapahtui, kun havaintojärjestelmäämme laajennettiin korkeaan energia-alueeseen. Spektrialue on kuitenkin tällä hetkellä katettu melko hyvin, mutta muilla alueilla on edelleen suuri tutkimuspotentiaali. Esimerkiksi kun CCD: itä kehitettiin, kuvien valotusaika lyhentyi ja löydettiin uusia muuttuvien tähtiluokkien luokkia. Jopa lyhyemmän keston valot ovat luoneet asteroseismologian kentän. Ilmaisinteknologian edistyessä tätä alarajaa voitaisiin siirtää vielä pidemmälle. Toisaalta kuvien varastointi pitkään voi antaa tähtitieteilijöiden tutkia yksittäisten esineiden historiaa yksityiskohtaisemmin kuin koskaan ennen.
Tietojen käyttö
Viime vuosina monia näistä muutoksista ovat edenneet suuret tutkimusohjelmat, kuten 2 Micron All Sky Survey (2MASS) ja All Sky Automated Survey (ASAS) (vain mainitakseni kaksi lukuisista laajamittaisista tutkimuksista). Näiden suurten ennalta kerättyjen tietojen varastojen avulla tähtitieteilijät pääsevät tähtitieteellisiin tietoihin uudella tavalla. Sen sijaan, että ehdotettaisiin teleskooppiaikaa ja sitten toivoisivat heidän projektinsa hyväksyvän, tähtitieteilijöillä on lisääntynyt ja rajoittamaton pääsy tietoihin. Norris ehdottaa, että jos tämä suuntaus jatkuu, seuraava tähtitieteilijöiden sukupolvi voi tehdä valtavia määriä työtä edes käymättä suoraan observatoriossa tai suunnittelematta havaintoajoa. Sen sijaan tiedot hävitetään lähteistä, kuten Virtual Observatory.
Tietysti tarvitaan vielä syvempää ja erikoistuneempaa tietoa. Tässä suhteessa fyysiset observatoriat näkevät edelleen käytön. Jo suuri osa edes kohdennetuista tarkkailujuoksista otetuista tiedoista tekee siitä tähtitieteellisen julkisen alueen. Vaikka projektien suunnitteluryhmät saavat edelleen ensimmäisen tiedon, useat observatoriat luovuttavat tiedot ilmaiseksi käytettäväksi varatun ajan kuluttua. Monissa tapauksissa tämä on johtanut siihen, että toinen joukkue poimi tiedot ja löysi jotain, jonka alkuperäinen joukkue oli menettänyt. Kuten Norris toteaa, "paljon tähtitieteellisiä löytöjä tapahtuu sen jälkeen, kun tiedot on luovutettu muille ryhmille, jotka pystyvät lisäämään arvoon tietoja yhdistämällä ne tietoihin, malleihin tai ideoihin, jotka eivät ehkä ole olleet instrumentin suunnittelijoiden saatavilla".
Sellaisenaan Nelson suosittelee astronomien rohkaisemista toimittamaan tietoja tällä tavalla. Usein tutkimusuran perustana on useita julkaisuja. Tämä on kuitenkin vaarassa rangaista niitä, jotka viettävät paljon aikaa yhteen projektiin, joka tuottaa vain pienen määrän julkaisua. Nelson ehdottaa sen sijaan järjestelmää, jolla tähtitieteilijät ansaitsisivat tunnustusta myös niiden tietojen määrän perusteella, joita he ovat auttaneet levittämään yhteisöön, koska tämä lisää myös kollektiivista tietämystä.
Tietojenkäsittely
Koska automatisoidulla tiedonkeruulla on selvä suuntaus, on aivan luonnollista, että suuri osa myös alkuperäisestä tietojenkäsittelystä voi olla. Ennen kuin kuvat soveltuvat tähtitieteelliseen tutkimukseen, kuvat on puhdistettava melun varalta ja kalibroitava. Monet tekniikat vaativat jatkokäsittelyä, joka on usein työlästä. Olen itse kokenut tämän yhtä suurena osana kymmenen viikon kesäharjoittelua, johon osallistuin, osallistuessani toistuvaan tehtävään sovittaa profiilit tähtien pistehajotustoimintoon kymmenille kuville ja hylkäämään sitten manuaalisesti jollain tavalla puutteelliset tähdet (kuten olla liian lähellä kehyksen reunaa ja osittain leikattu pois).
Vaikka tämä on usein arvokas kokemus, joka opettaa alkaville tähtitieteilijöille prosessien perusteluja, sitä voidaan varmasti nopeuttaa automatisoiduilla rutiineilla. Itse asiassa monet tekniikat, joita tähtitieteilijät käyttävät näihin tehtäviin, ovat oppineet uransa varhaisessa vaiheessa ja saattavat olla vanhentuneita. Sellaisenaan automatisoidut käsittelyrutiinit voitaisiin ohjelmoida käyttämään nykyisiä parhaita käytäntöjä parhaan mahdollisen tiedon mahdollistamiseksi.
Mutta tämä menetelmä ei ole ilman omia vaaroja. Tällaisessa tapauksessa uusia löytöjä voidaan siirtää eteenpäin. Merkittävän epätavalliset tulokset voidaan tulkita algoritmin avulla virheenä instrumentteissa tai gammasäteilyssä ja hylätä sen sijaan, että ne tunnistettaisiin uudeksi tapahtumaksi, joka vaatii lisäarviointia. Lisäksi kuvankäsittelytekniikat voivat silti sisältää esineitä itse tekniikoista. Jos tähtitieteilijät eivät ainakaan ole jonkin verran tunteneet tekniikoita ja niiden sudenkuoppia, he voivat tulkita keinotekoiset tulokset löytöksi.
Tietojen louhinta
Tietojen määrän lisääntyessä, tähtitieteilijät tarvitsevat uusia työkaluja tutkiakseen sitä. Jo on jo yritetty merkitä tietoja asianmukaisilla tunnisteilla sellaisilla ohjelmilla kuin Galaxy Zoo. Kun tällaiset tiedot on käsitelty ja lajiteltu, tähtitieteilijät voivat nopeasti vertailla tietokoneidensa kiinnostavia kohteita, kun taas aiemmin tarkkailtavia ajoja suunnitellaan. Kuten Norris selittää: "Havainnon suunnitteluun menossa oleva asiantuntemus on sen sijaan omistettu tietokantoihin kohdistuvan kohouman suunnitteluun." Perustutkinto-opintojeni aikana (vuoden 2008 lopussa, joten vielä äskettäin) tähtitieteen suuryrityksiä vaadittiin suorittamaan vain yksi kurssi tietokoneohjelmointiin. Jos Norrisin ennusteet ovat paikkansa, minun kaltaiset opiskelijat suorittivat havainnointitekniikoita (jotka sisälsivät vielä elokuvavalokuvausta koskevaa työtä), todennäköisesti korvataan ohjelmoinnilla ja tietokannan hallinnalla.
Kun tähtitieteilijät ovat järjestäytyneet, ne voivat nopeasti vertailla asteikkojen esineiden populaatioita, joita ei ole koskaan ennen nähty. Lisäksi pääsemällä helposti havaintoihin useilta aallonpituusjärjestelmiltä he voivat saada kattavamman käsityksen objekteista. Tällä hetkellä tähtitieteilijät keskittyvät yleensä yhteen tai kahteen spektrialueeseen. Mutta pääsyn niin paljon enemmän tietoja, tämä pakottaa tähtitieteilijöitä monipuolistamaan edelleen tai työskentelemään yhteistyössä.
johtopäätökset
Kaikilla potentiaalisilla edistysaskeleilla Norris päättelee, että saatamme olla siirtymässä tähtitieteen uuteen kultakauteen. Löytöjä tulee nopeammin kuin koskaan, koska tiedot ovat niin helposti saatavilla. Hän spekuloi, että tohtorikoulutettavat ehdokkaat tekevät huippututkimusta pian ohjelmiensa alkamisen jälkeen. Kysyn, miksi edistyneet opiskelijat ja tietoiset maallikot eivät saisi.
Kaikista mahdollisuuksista huolimatta helppo pääsy tietoihin houkuttelee myös crackpotit. Jo epäpätevät petokset parvivat lehtiä, jotka etsivät tarjouksia minunani. Kuinka paljon pahempaa on, kun he voivat osoittaa lähdemateriaaliin ja omituiseen analyysiin perustellakseen järjettömyytensä? Tämän torjumiseksi tähtitieteilijöiden (kuten kaikkien tutkijoiden) on parannettava julkista tiedotusohjelmaansa ja valmisteltava yleisöä tuleviin löytöihin.
