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大数据潮流中的天文发现

2018-06-06 15:37:59   作者:杨岭楠/编译   来源:科学媒介中心   标签:

大数据潮流中的天文发现,今年年初,天文学家偶然发现,在我们星系中心的周围极有可能存在数千个黑洞。这一发现的依据来自X射线图像,但意外的是,图像并不是通过最先进的新型天文望远镜捕捉到的,而且也不是

今年年初,天文学家偶然发现,在我们星系中心的周围极有可能存在数千个黑洞。这一发现的依据来自X射线图像,但意外的是,图像并不是通过最先进的新型天文望远镜捕捉到的,而且也不是近期拍摄的。这些图像的拍摄时间甚至还要往回倒溯20年。其实这是研究人员重新挖掘故纸堆得出的新发现。

在大数据的时代,类似的发现只会变得越来越普遍。大数据在改变着科学的研究方式。天文学家每天可收集的数据在呈指数式增长,如此速度也就不难理解为何要花费数年甚至数十年去从陈年旧档案中刨出隐藏的发现了。
 
天文学的变革
 
六十年前,天文学科研者的经典工作模式是独行侠或者小团体。他们一般用自己单位的大型地面光学望远镜进行科研。因此,观察会很大程度局限于光学波长范围,只能在肉眼看到的范围内得到观察结果。结果很可能在大量的天文物理信息源中错过肉眼无法分辨的信号,比如从频率极低的无线电射线一直到高能伽玛射线。在那个时代,普通人很难从事天文学研究,在领域深耕的要么是学者,要么得是身家极为殷实的爱好者,因为一个上好的望远镜实在太贵。
 
过去收集的数据是以摄影底片或已发表的目录形式存储的。要想获取天文台的档案比较困难。这样一来,业余天文爱好者几乎很难深入探索。如今,有的天文台设备非常先进,已经覆盖了所有的电磁波频谱。而且,天文台也不再仅由单独的机构运行,很多前沿的天文台多由数家太空科研机构发起共建,甚至由多个国家合力而成。
 
随着大数据时代的到来,几乎所有的数据都可以公开获取。天文学领域可以说已发展成为一个颇为民主的王国,任何有想法的人都可以重新分析任何数据,去探究新的可能性。读者们也大可以研究本文提到的用以发现黑洞的钱卓拉(Chandra)数据。
哈勃太空望远镜
哈勃太空望远镜
 
这种时代的新型天文台会产生数量惊人的数据。比如1990年开始运行的哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope,缩写为HST)已完成130万次观测,每周传输大约20GB的原始数据,对于一台20世纪70年代设计的设备来说,已经卓然于众人了。2013年在智利建成的阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜(Atacama Large Millimeter Array,简写为ALMA)当前每天都能产生2TB数据。
 
数据洪流的三峡大坝
 
天文数据的档案数量对比尚待挖掘的发现来说富富有余。新一代的天文台通常都比上一代敏感度高出至少十倍,其中有先进科技的功劳,也因为科研任务体量更大了。根据新任务所需要的时间来看,在同一波长,新一代的天文设备可以观测到数百倍之多的天文信息。例如,20世纪90年代高能伽玛射线望远镜(Energetic Gamma Ray Experiment Telescope,简写为EGRET)与美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,简写为NASA)刚满十岁的费米(Fermi)伽玛射线望远镜相比,前者在太空中仅能探测到大概190个射线源,而费米能探测到5千多。
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