في بعض النواحي ، كان مجال علم الفلك يتغير بسرعة. نلتقط الصور ، انظر لترى كيف تغيرت. نكسر الضوء إلى ألوانه المختلفة ، بحثًا عن الانبعاث والامتصاص. إن حقيقة أننا نستطيع القيام بذلك بشكل أسرع وإلى مسافات أبعد قد أحدثت ثورة في فهمنا ، ولكن ليس المنهجية الأساسية.
لكن في الآونة الأخيرة ، بدأ المجال في التغيير. لقد ولت بالفعل أيام عالم الفلك الوحيد في العدسة. يتم أخذ البيانات بشكل أسرع مما يمكن معالجتها وتخزينها بطرق يسهل الوصول إليها ، وتعمل فرق دولية ضخمة من علماء الفلك معًا. في اجتماع الفلكيين الدولي الأخير في ريو دي جانيرو ، ناقش عالم الفلك راي نوريس من منظمة الكومنولث للأبحاث العلمية والصناعية الأسترالية (CSIRO) هذه التغييرات ، وإلى أي مدى يمكن أن يذهبوا ، وما قد نتعلمه ، وما قد نفقده.
المراصد
تتمثل إحدى الطرق التي قام بها علماء الفلك في تغيير المجال منذ فترة طويلة من خلال جمع المزيد من الضوء ، مما يسمح لهم بالتعمق في الفضاء. وقد تطلب ذلك مناظير ذات قدرة أكبر على جمع الضوء وبالتالي أقطار أكبر. توفر هذه التلسكوبات الأكبر أيضًا ميزة الدقة المحسنة بحيث تكون الفوائد واضحة. على هذا النحو ، فإن التلسكوبات في مراحل التخطيط لها أسماء تدل على الأحجام الهائلة. تعد كل من ESO "التلسكوب الكبير بشكل كبير" (OWL) و "المصفوفة الكبيرة للغاية" (ELA) و "المصفوفة المربعة" (SKA) من التلسكوبات الضخمة التي تكلف مليارات الدولارات وتتضمن موارد من العديد من الدول.
ولكن مع ارتفاع الأحجام ، ترتفع التكلفة أيضًا. بالفعل ، المراصد تجهد الميزانيات ، خاصة في أعقاب الركود العالمي. يقول نوريس ، "إن بناء مقاريب أكبر في غضون عشرين عامًا سيكلف جزءًا كبيرًا من ثروة الأمة ، ومن غير المرجح أن تضع أي دولة ، أو مجموعة من الدول ، أولوية عالية بما فيه الكفاية على علم الفلك لتمويل مثل هذه الأداة. لذا قد يصل علم الفلك إلى الحجم الأقصى للتلسكوب الذي يمكن بناؤه بشكل معقول ".
وبالتالي ، بدلاً من التأكيد على قوة جمع الضوء وحلها ، يقترح نوريس أن الفلكيين سيحتاجون إلى استكشاف مجالات جديدة للاكتشاف المحتمل. تاريخيا ، تم تحقيق الاكتشافات الرئيسية بهذه الطريقة. حدث اكتشاف انفجارات أشعة جاما عندما تم توسيع نظامنا للرصد إلى نطاق طاقة عالية. ومع ذلك ، فإن النطاق الطيفي مغطى جيدًا حاليًا ، ولكن المجالات الأخرى لا تزال لديها إمكانات كبيرة للاستكشاف. على سبيل المثال ، عندما تم تطوير CCDs ، تم اختصار وقت التعرض للصور وتم اكتشاف فئات جديدة من النجوم المتغيرة. حتى التعرضات القصيرة المدة خلقت مجال علم التنجيم. مع التقدم في تكنولوجيا الكاشف ، يمكن دفع هذا الحد السفلي إلى أبعد من ذلك. من ناحية أخرى ، فإن تخزين الصور على مدى فترات طويلة يمكن أن يسمح للفلكيين باستكشاف تاريخ الكائنات الفردية بمزيد من التفصيل أكثر من أي وقت مضى.
الدخول الى البيانات
في السنوات الأخيرة ، تم دفع العديد من هذه التغييرات إلى الأمام من خلال برامج المسح الكبيرة مثل 2 Micron All Sky Survey (2MASS) و All Sky Automated Survey (ASAS) (فقط على سبيل المثال اثنين من العديد من الاستطلاعات واسعة النطاق). مع هذه المخازن الكبيرة للبيانات التي تم جمعها مسبقًا ، يتمكن الفلكيون من الوصول إلى البيانات الفلكية بطريقة جديدة. وبدلاً من اقتراح وقت التلسكوب ومن ثم يأمل في الموافقة على مشروعهم ، يتمتع الفلكيون بوصول متزايد وغير مقيد إلى البيانات. يقترح نوريس أنه في حالة استمرار هذا الاتجاه ، يمكن للجيل القادم من علماء الفلك أن يقوموا بقدر كبير من العمل دون حتى زيارة المرصد مباشرة أو التخطيط لإجراء مراقبة. بدلاً من ذلك ، سيتم انتزاع البيانات من مصادر مثل المرصد الافتراضي.
بالطبع ، ستظل هناك حاجة إلى بيانات أعمق وأكثر تخصصًا. وفي هذا الصدد ، ستظل المراصد الفيزيائية ترى استخدامها. بالفعل ، فإن الكثير من البيانات المأخوذة من عمليات المراقبة المستهدفة حتى تصل إلى المجال العام الفلكي. في حين أن الفرق التي تصمم المشاريع لا تزال تحصل على البيانات أولاً ، فإن العديد من المراصد تنشر البيانات للاستخدام المجاني بعد الوقت المخصص. في كثير من الحالات ، أدى هذا إلى قيام فريق آخر بالتقاط البيانات واكتشاف شيء فاته الفريق الأصلي. كما يقول نوريس ، "يحدث الكثير من الاكتشافات الفلكية بعد إصدار البيانات إلى مجموعات أخرى ، قادرة على إضافة قيمة إلى البيانات من خلال دمجها مع البيانات أو النماذج أو الأفكار التي قد لا تكون متاحة لمصممي الأدوات".
على هذا النحو ، يوصي نيلسون بتشجيع علماء الفلك على المساهمة بالبيانات بهذه الطريقة. في كثير من الأحيان يتم بناء مهنة بحثية على عدد من المنشورات. ومع ذلك ، فإن هذا ينطوي على خطر معاقبة أولئك الذين يقضون كميات كبيرة من الوقت في مشروع واحد ينتج فقط كمية صغيرة من النشر. بدلاً من ذلك ، يقترح نيلسون نظامًا سيحصل فيه علماء الفلك أيضًا على تقدير من خلال كمية البيانات التي ساعدوا على نشرها في المجتمع لأن هذا يزيد أيضًا من المعرفة الجماعية.
معالجة البيانات
نظرًا لوجود اتجاه واضح نحو أخذ البيانات تلقائيًا ، فمن الطبيعي تمامًا أن تكون معظم المعالجة الأولية للبيانات كذلك. قبل أن تكون الصور مناسبة للبحث الفلكي ، يجب تنظيف الصور للضوضاء ومعايرتها. تتطلب العديد من التقنيات معالجة إضافية تكون مملة في كثير من الأحيان. لقد اختبرت هذا بنفسي خلال فترة تدريب صيفي مدتها عشرة أسابيع حضرتها ، واشتملت على المهمة المتكررة المتمثلة في تركيب ملفات التعريف في وظيفة نشر النقاط لعشرات الصور ، ثم رفض النجوم يدويًا بطريقة خاطئة بطريقة ما (مثل أن تكون قريبًا جدًا من حافة الإطار ويتم قطعه جزئيًا).
في حين أن هذه غالبًا ما تكون تجربة قيّمة تعلم الفلكيين الناشئين المنطق الكامن وراء العمليات ، يمكن بالتأكيد تسريعها من خلال إجراءات آلية. في الواقع ، العديد من التقنيات التي يستخدمها الفلكيون لهذه المهام هي تلك التي تعلموها مبكرًا في حياتهم المهنية وقد تكون قديمة جدًا. على هذا النحو ، يمكن برمجة إجراءات المعالجة الآلية لتوظيف أفضل الممارسات الحالية للسماح بأفضل البيانات الممكنة.
لكن هذه الطريقة لا تخلو من مخاطرها. في مثل هذه الحالة ، قد يتم تجاوز الاكتشافات الجديدة. قد تُفسر الخوارزمية نتائج غير معتادة إلى حد كبير على أنها عيب في الأجهزة أو إضراب أشعة غاما ورفضها بدلاً من تحديدها كحدث جديد يستدعي المزيد من الدراسة. بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال تقنيات معالجة الصور تحتوي على عناصر من التقنيات نفسها. إذا لم يكن الفلكيون على دراية إلى حد ما بالتقنيات ومزالقهم ، فقد يفسرون النتائج الاصطناعية على أنها اكتشاف.
بيانات التعدين
مع الزيادة الهائلة في البيانات التي يتم إنشاؤها ، سيحتاج علماء الفلك إلى أدوات جديدة لاستكشافها. بالفعل ، كانت هناك جهود لوضع علامة على البيانات بمعرفات مناسبة مع برامج مثل Galaxy Zoo. بمجرد معالجة هذه البيانات وفرزها ، سيتمكن الفلكيون بسرعة من مقارنة الأشياء ذات الأهمية في أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم في حين سيتم التخطيط لعمليات المراقبة السابقة. كما يوضح نوريس ، "ستخصص الخبرة التي تذهب الآن في التخطيط للملاحظة بدلاً من ذلك لتخطيط غزوة في قواعد البيانات." خلال دراستي الجامعية (نهاية عام 2008 ، وما زالت حتى الآن حديثة) ، كان مطلوبًا من التخصصات الفلكية أن يأخذوا دورة واحدة فقط في برمجة الكمبيوتر. إذا كانت توقعات نوريس صحيحة ، فمن المحتمل أن يتم استبدال الدورات التدريبية التي درسها الطلاب في تقنيات المراقبة (التي لا تزال تحتوي على بعض الأعمال التي تتضمن تصوير فيلم) بمزيد من البرمجة بالإضافة إلى إدارة قواعد البيانات.
وبمجرد تنظيم الفلكيين ، سيكونون قادرين على مقارنة مجموعات الكائنات بسرعة بمقاييس لم يسبق رؤيتها من قبل. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال الوصول بسهولة إلى الملاحظات من أنظمة الطول الموجي المتعددة ، سيكون بإمكانهم الحصول على فهم أكثر شمولاً للأشياء. يميل الفلكيون حاليًا إلى التركيز في نطاق أو نطاقين من الأطياف. ولكن مع الوصول إلى المزيد من البيانات ، فإن هذا سيجبر الفلكيين على التنويع أكثر أو العمل بشكل تعاوني.
الاستنتاجات
مع كل إمكانات التقدم ، يستنتج نوريس أننا قد ندخل عصرًا ذهبيًا جديدًا لعلم الفلك. ستأتي الاكتشافات بشكل أسرع من أي وقت مضى حيث أن البيانات متاحة بسهولة. ويفترض أن مرشحي الدكتوراه سيقومون بأحدث الأبحاث بعد وقت قصير من بدء برامجهم. أتساءل لماذا لن يكون الطلاب الجامعيين المتقدمين والعلمانيين المطلعين كذلك.
مع كل الاحتمالات ، فإن سهولة الوصول إلى البيانات ستجتذب نقاط الاختراق أيضًا. بالفعل ، تزحف الاحتيالات غير الكفؤة المجلات تبحث عن اقتباسات لي. إلى أي مدى سيكون أسوأ عندما يتمكنون من الإشارة إلى المواد المصدر وتحليلهم الغريب لتبرير هراءهم؟ لمكافحة هذا ، سيحتاج علماء الفلك (مثل جميع العلماء) إلى تحسين برامج التواصل مع الجمهور وإعداد الجمهور للاكتشافات القادمة.
