今年の初めに、天文学者は魅力的な発見に出会いました：私たちの銀河の中心近くに数千のブラックホールが存在する可能性が高いです。
この発見を可能にしたX線画像は、最先端の新しい望遠鏡のものではありませんでした。 また、最近撮影されたものでもありません。一部のデータは20年近く前に収集されました。
いいえ、研究者たちは古いアーカイブされたデータを掘り下げてブラックホールを発見しました。
「ビッグデータ」の時代は科学のあり方を変えるため、このような発見はより一般的になります。 天文学者は毎日指数関数的に大量のデータを収集しています。アーカイブに埋もれているすべての隠れた信号を発見するのに何年もかかるでしょう。
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60年前、典型的な天文学者は主に単独で、または小さなチームで働いていました。 彼らは自宅の施設でかなり大きな地上の光学望遠鏡にアクセスする可能性がありました。
彼らの観察は、主に光学波長に限定されていました。多かれ少なかれ目に見えるものです。 つまり、非常に低い周波数の無線から高エネルギーのガンマ線に至るまで目に見えない放射線を放出することができる、多くの天体物理学的ソースからの信号を見逃していました。 ほとんどの場合、天文学をしたいのであれば、優秀な望遠鏡にアクセスできる学問的または風変わりな金持ちでなければなりませんでした。
古いデータは、写真プレートまたは公開されたカタログの形式で保存されていました。 しかし、他の天文台からアーカイブにアクセスすることは困難な場合があり、アマチュア天文学者にとっては事実上不可能でした。
今日、電磁スペクトル全体をカバーする天文台があります。 もはや単一の機関では運営されていませんが、これらの最先端の天文台は通常宇宙機関によって打ち上げられ、多くの国が関与する共同の取り組みです。
デジタル時代の到来により、ほとんどすべてのデータは、取得後すぐに公開されます。 これにより、天文学は非常に民主的なものになります。ニュースを作成するほとんどすべてのデータセットを再分析できます。 （数千のブラックホールの発見につながったチャンドラのデータを見ることができます！）
ハッブル宇宙望遠鏡（NASA） これらの天文台は膨大な量のデータを生成します。 たとえば、1990年以来稼働しているハッブル宇宙望遠鏡は、130万件以上の観測を行い、毎週約20 GBの生データを送信しています。これは、1970年代に最初に設計された望遠鏡にとって印象的です。 チリのAtacama Large Millimeter Arrayは、現在アーカイブに毎日2 TBのデータを追加する予定です。
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天文データのアーカイブはすでに驚くほど大きいです。 しかし、物事は爆発しようとしています。
観測所の各世代は、通常、技術の向上またはミッションの単純化のために、以前のものより少なくとも10倍以上敏感です。 新しいミッションの実行時間に応じて、その波長での以前のミッションの何百倍もの天文ソースを検出できます。
たとえば、1990年代に飛行した初期のEGRETガンマ線観測所を、今年10周年を迎えるNASAの主力ミッションであるフェルミと比較してください。 EGRETは、空で約190個のガンマ線源のみを検出しました。 フェルミは5, 000人以上を見ました。
チリで現在建設中の光学望遠鏡である大型シノプティック調査望遠鏡は、数晩ごとに空全体を撮像します。 機密性が非常に高いため、新しいソースまたは一時的なソースで1晩に1, 000万件のアラートが生成され、10年後には15ペタバイトを超えるカタログが作成されます。
Square Kilometer Arrayは、2020年に完成すると、世界で最も感度の高い望遠鏡となり、最大50光年離れた外国人文明の空港レーダーステーションを検出できます。 わずか1年間の活動で、インターネット全体よりも多くのデータが生成されます。
これらの野心的なプロジェクトは、科学者のデータ処理能力をテストします。 画像は自動的に処理される必要があります。つまり、データを管理可能なサイズに縮小するか、最終製品に変換する必要があります。 新しい天文台は計算能力の限界を押し広げており、1日あたり数百テラバイトを処理できる施設が必要です。
結果として得られるアーカイブ（すべて公開検索可能）には、通常の1 TBのバックアップディスクに保存できる情報よりも100万倍多くの情報が含まれます。
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データのdel濫により、天文学はこれまで以上に協力的でオープンな科学になります。 インターネットアーカイブ、堅牢な学習コミュニティ、新しいアウトリーチイニシアチブのおかげで、市民は科学に参加できるようになりました。 たとえば、コンピュータープログラムを使用すると、コンピューターのアイドル時間を使用して、衝突するブラックホールからの重力波を検索できます。
科学者にとっても刺激的な時期です。 私のような天文学者は、典型的な人間の生涯を超えて非常に乱暴に物理的現象を研究することが多いので、リアルタイムでそれらを観察することはできません。 典型的な銀河の合併のようなイベントは、まさにそのように聞こえますが、何億年もかかることがあります。 キャプチャできるのは、自動車事故のビデオからの単一の静止フレームのようなスナップショットだけです。
しかし、わずか数十年、数年、さらには数秒で、より短いタイムスケールで発生する現象がいくつかあります。 それが、科学者が新しい研究でそれらの何千ものブラックホールを発見した方法です。 1990年代に最初に検出されて以来、近くのd小銀河の中心からのX線放射が減光していることを最近認識した方法でもあります。 これらの新しい発見は、数十年にわたるアーカイブデータにさらに多くのデータが見つかることを示唆しています。
巨大楕円銀河M87内のブラックホール駆動の高温ガスの噴流。 （NASA、ESA、E。マイヤー、W。スパークス、J。ビレッタ、J。アンダーソン、STソーン、R。ファンデルマレル（STScI）、C。ノーマン（ジョンズホプキンス大学）、M。中村（アカデミアシニカ） ）） 私自身の作品では、ハッブルアーカイブを使用して、ブラックホールからビームで放出される高速プラズマ「ジェット」のムービーを作成しています。 近くの銀河M87でジェットのムービーを作成するために、13年間に渡る400を超える生画像を使用しました。 その映画は、プラズマのねじれ運動を初めて示し、ジェットがらせん構造を持っていることを示唆しています。
この種の作業は、他の目的のために、私が幼稚園にいたときに興味のあるソースの画像を偶然キャプチャしたためにのみ可能になりました。 天体画像が大きくなり、解像度が高くなり、感度が向上するにつれて、この種の研究が標準になります。
この記事はもともとThe Conversationで公開されました。
アイリーン・マイヤー、メリーランド大学、物理学助教授、ボルチモア郡
