Per alcuni aspetti, il campo dell'astronomia è stato in rapida evoluzione. Prendiamo le immagini, guardiamo per vedere come sono cambiate. Rompiamo la luce nei suoi diversi colori, cercando l'emissione e l'assorbimento. Il fatto che possiamo farlo più velocemente e per ulteriori distanze ha rivoluzionato la nostra comprensione, ma non la metodologia di base.
Ma di recente, il campo ha iniziato a cambiare. I giorni dell'astronomo solitario nell'oculare sono già passati. I dati vengono acquisiti più rapidamente di quanto possano essere elaborati, archiviati in modi facilmente accessibili e enormi team internazionali di astronomi lavorano insieme. Alla recente riunione internazionale degli astronomi a Rio de Janeiro, l'astronomo Ray Norris dell'Organizzazione per la ricerca scientifica e industriale del Commonwealth in Australia (CSIRO) ha discusso di questi cambiamenti, quanto possono andare lontano, cosa potremmo imparare e cosa potremmo perdere.
Osservatori
Uno dei modi in cui gli astronomi hanno cambiato a lungo il campo è raccogliendo più luce, permettendo loro di scrutare più a fondo nello spazio. Ciò ha richiesto telescopi con maggiore potenza di raccolta della luce e, successivamente, diametri maggiori. Questi telescopi più grandi offrono anche il vantaggio di una migliore risoluzione in modo che i vantaggi siano chiari. Pertanto, i telescopi nelle fasi di progettazione hanno nomi indicativi di dimensioni immense. "Over Whelmingly Large Telescope" (OWL) dell'ESO, "Extremely Large Array" (ELA) e "Square Kilometer Array" (SKA) sono tutti enormi telescopi che costano miliardi di dollari e coinvolgono risorse di numerose nazioni.
Ma con l'aumentare delle dimensioni, aumenta anche il costo. Gli osservatori stanno già mettendo a dura prova i bilanci, soprattutto sulla scia di una recessione globale. Norris afferma: "Costruire telescopi ancora più grandi in vent'anni costerà una frazione significativa della ricchezza di una nazione, ed è improbabile che qualsiasi nazione, o gruppo di nazioni, stabilisca una priorità sufficientemente elevata in astronomia per finanziare tale strumento. Quindi l'astronomia potrebbe raggiungere la dimensione massima del telescopio che può essere ragionevolmente costruita. "
Pertanto, al posto della fissazione sul potere e la risoluzione della raccolta della luce, Norris suggerisce che gli astronomi dovranno esplorare nuove aree di potenziale scoperta. Storicamente, le principali scoperte sono state fatte in questo modo. La scoperta di lampi di raggi gamma avvenne quando il nostro regime osservativo si espanse nella gamma delle alte energie. Tuttavia, la gamma spettrale è attualmente piuttosto ben coperta, ma altri domini hanno ancora un grande potenziale di esplorazione. Ad esempio, con lo sviluppo dei CCD, il tempo di esposizione delle immagini è stato ridotto e sono state scoperte nuove classi di stelle variabili. Anche esposizioni di durata più breve hanno creato il campo dell'asterosismologia. Con i progressi della tecnologia dei rivelatori, questo limite inferiore potrebbe essere ulteriormente spinto. Dall'altro lato, l'accumulo di immagini per lunghi periodi può consentire agli astronomi di esplorare la storia dei singoli oggetti in modo più dettagliato che mai.
Accesso ai dati
Negli ultimi anni, molti di questi cambiamenti sono stati portati avanti da grandi programmi di rilevamento come il 2 Micron All Sky Survey (2MASS) e il All Sky Automated Survey (ASAS) (solo per citare due dei numerosi sondaggi su larga scala). Con questi grandi magazzini di dati pre-raccolti, gli astronomi sono in grado di accedere ai dati astronomici in un modo nuovo. Invece di proporre il tempo del telescopio e quindi sperare che il loro progetto venga approvato, gli astronomi stanno aumentando e senza restrizioni l'accesso ai dati. Norris propone che, se questa tendenza dovesse continuare, la prossima generazione di astronomi potrebbe fare grandi quantità di lavoro senza nemmeno visitare direttamente un osservatorio o pianificare una serie di osservazioni. Invece, i dati verranno raccolti da fonti come l'Osservatorio Virtuale.
Naturalmente, ci sarà ancora bisogno di dati più approfonditi e più specializzati. A questo proposito, gli osservatori fisici vedranno ancora l'uso. Già gran parte dei dati tratti anche da percorsi osservativi mirati sta diventando di dominio pubblico astronomico. Mentre i team che progettano progetti ottengono ancora il primo passaggio dei dati, molti osservatori rilasciano i dati per un uso gratuito dopo un tempo assegnato. In molti casi, ciò ha portato un altro team a raccogliere i dati e scoprire qualcosa che il team originale aveva perso. Come afferma Norris, "molta scoperta astronomica avviene dopo che i dati sono stati rilasciati ad altri gruppi, che sono in grado di aggiungere valore ai dati combinandoli con dati, modelli o idee che potrebbero non essere stati accessibili ai progettisti di strumenti".
Come tale, Nelson raccomanda di incoraggiare gli astronomi a fornire dati in questo modo. Spesso una carriera di ricerca si basa su un numero di pubblicazioni. Tuttavia, ciò comporta il rischio di punire coloro che dedicano molto tempo a un singolo progetto che produce solo una piccola quantità di pubblicazioni. Invece, Nelson suggerisce un sistema in base al quale gli astronomi guadagnerebbero anche il riconoscimento per la quantità di dati che hanno contribuito a rilasciare nella comunità poiché ciò aumenta anche la conoscenza collettiva.
Elaborazione dati
Poiché esiste una chiara tendenza verso l'acquisizione automatizzata di dati, è del tutto naturale che anche gran parte dell'elaborazione iniziale dei dati possa esserlo. Prima che le immagini siano adatte alla ricerca astronomica, le immagini devono essere pulite per il rumore e calibrate. Molte tecniche richiedono ulteriori elaborazioni che sono spesso noiose. Io stesso ho sperimentato questo durante uno stage estivo di dieci settimane a cui ho partecipato, coinvolto il compito ripetitivo di adattare i profili alla funzione di diffusione dei punti delle stelle per dozzine di immagini e quindi rifiutare manualmente le stelle che erano difettose in qualche modo (come essere troppo vicino al bordo del telaio e parzialmente tagliato).
Sebbene questa sia spesso un'esperienza preziosa che insegna agli astronomi in erba il ragionamento alla base dei processi, può certamente essere accelerata da routine automatizzate. In effetti, molte tecniche utilizzate dagli astronomi per questi compiti sono quelle che hanno appreso all'inizio della loro carriera e potrebbero non essere aggiornate. Pertanto, le routine di elaborazione automatizzata potrebbero essere programmate per utilizzare le migliori pratiche attuali per consentire i migliori dati possibili.
Ma questo metodo non è privo di pericoli. In tal caso, è possibile che vengano scoperte nuove scoperte. Risultati significativamente insoliti possono essere interpretati da un algoritmo come un difetto nella strumentazione o un colpo di raggio gamma e respinti invece di essere identificati come un nuovo evento che merita ulteriore considerazione. Inoltre, le tecniche di elaborazione delle immagini possono ancora contenere artefatti delle tecniche stesse. Se gli astronomi non dovessero almeno avere familiarità con le tecniche e le loro insidie, potrebbero interpretare i risultati artificiali come una scoperta.
Estrazione dei dati
Con il grande aumento dei dati generati, gli astronomi avranno bisogno di nuovi strumenti per esplorarli. Sono già stati fatti sforzi per taggare i dati con identificatori appropriati con programmi come Galaxy Zoo. Una volta elaborati e ordinati tali dati, gli astronomi saranno in grado di confrontare rapidamente gli oggetti di interesse sui loro computer, mentre in precedenza sarebbero state pianificate delle corse di osservazione. Come spiega Norris, "L'esperienza che ora va nella pianificazione di un'osservazione sarà invece dedicata alla pianificazione di un'incursione nei database". Durante i miei corsi di laurea (che terminano nel 2008, quindi ancora recenti), le major di astronomia dovevano seguire un solo corso di programmazione informatica. Se le previsioni di Norris sono corrette, i corsi che gli studenti come me hanno seguito nelle tecniche di osservazione (che contenevano ancora alcuni lavori riguardanti la fotografia di film), saranno probabilmente sostituiti con più programmazione e amministrazione del database.
Una volta organizzati, gli astronomi saranno in grado di confrontare rapidamente popolazioni di oggetti su scale mai viste prima. Inoltre, accedendo facilmente alle osservazioni da più regimi di lunghezze d'onda saranno in grado di ottenere una comprensione più completa degli oggetti. Attualmente, gli astronomi tendono a concentrarsi in uno o due intervalli di spettri. Ma con l'accesso a molti più dati, questo costringerà gli astronomi a diversificare ulteriormente o a lavorare in collaborazione.
conclusioni
Con tutto il potenziale per il progresso, Norris conclude che potremmo entrare in una nuova era d'oro dell'astronomia. Le scoperte arriveranno più velocemente che mai poiché i dati sono così prontamente disponibili. Egli ipotizza che i dottorandi effettueranno ricerche all'avanguardia poco dopo aver iniziato i loro programmi. Mi chiedo perché gli studenti avanzati e i laici informati non lo facciano.
Tuttavia, per tutte le possibilità, il facile accesso ai dati attirerà anche i crackpot. Già, frodi incompetenti sciamano riviste in cerca di citazioni per il mio. Quanto peggio sarà quando potranno indicare il materiale sorgente e la loro bizzarra analisi per giustificare le loro sciocchezze? Per combattere questo, gli astronomi (come tutti gli scienziati) dovranno migliorare i loro programmi di sensibilizzazione del pubblico e preparare il pubblico alle scoperte a venire.
