Časová astronómia zmení naše chápanie vesmíru

„Toto je miesto, kde sa nachádzate, ak robíte astronómiu v časovej oblasti,“ hovorí Andrej Prša, astronóm na Villanovej univerzite. Hovorí o Hotwired 5, krátkom pre piatu konferenciu Hotwiring the Transient Universe, ktorá sa koná tento týždeň na Villanova univerzite. Výskumní pracovníci z celého sveta sa zhromažďujú na jednom mieste, aby diskutovali o tom, ako lepšie zdokonaliť štúdium prechodných nebeských a astrofyzikálnych javov.

Čo je však do pekla „astronómia v časovej oblasti?“ A prečo by sme sa mali starať?

Podľa Prša, jedného z organizátorov Hotwiredu, astronómia v časovej oblasti je v podstate štúdiom čohokoľvek v priestore, ktorý je premennou času. To je široké spektrum vecí, ale mohli by to byť javy, ktoré sú periodicky premenlivé (a teda predvídateľné), ako pulzujúce hviezdy alebo zákrytové dvojhviezdy; alebo veci, ktoré sú divoké a zdanlivo náhodné, ako sú röntgenové binárky, gama záblesky, supernovy, kataklyzmatické premenné, gravitačné vlny alebo dokonca správanie a pohyby objektov blízkych Zemi, ako sú asteroidy.

Stručne povedané, astronómia v časovej oblasti sa účinne vzťahuje na výskum vesmírnej vedy, ktorá nie je nevyhnutne statická. „Kedykoľvek chcete preskúmať variabilitu objektu ako funkciu času, astronómia v časovej oblasti.“

Znie to celkom jednoducho, ak nerozumiete jednému z najväčších obmedzení študijného priestoru, čo súvisí so skutočnosťou, že nemáme na všetko všetko naraz. Existujú ďalekohľady na celom svete, ktoré robia prieskumy nočnej oblohy a snažia sa zachytiť signál alebo zbierať údaje súvisiace s veľmi prechodnými udalosťami. Hviezda exploduje - a možno budete mať príležitosť chytiť výbuch pri najjasnejšom svetle. Ak sa však objektív po celý čas zameriava na tento objektív, budete môcť zbierať iba výkyvy údajov, ktoré odhaľujú málo o tom, ako sa supernova rozvíja ako proces.

Hotwired bola založená v roku 2007, keď sa zistilo, že „v astronómii je veľa prechodných javov v oblasti časových oblastí, ktoré jednoducho nie sme schopní zvládnuť ako rýchlu reakciu,“ povedal Prša. Nová technológia umožňuje vedcom odhaliť vyššie uvedené javy tak, ako sa vyskytujú, ale tieto nástroje sa nezastavia na to, aby vykonávali následné vyšetrovania a zbierali viac údajov - jednoducho pokračujú spolu so všeobecným prieskumom vesmíru.

„Aby sme to vyriešili,“ povedal, „rozhodli sme sa, že ľudia, ktorí sú na vedeckej strane tranzientov a ľudí, ktorí majú na starosti svetové observatóriá, by sa mali spojiť a začať hovoriť o možnostiach zavedenia robotických ďalekohľadov a rýchleho pohybu. následných systémov s cieľom pokryť medzeru, ktorú máme pri sledovaní týchto prechodných javov. “

O deväť rokov neskôr sa Hotwired môže pochváliť viac ako 100 prezentáciami a stretnutiami, na ktorých sa zúčastňujú astronómovia a pozorovatelia z celého sveta. Tohtoročné Hotwired sa prvýkrát koná na východnom pobreží.

Astronómia v časovej oblasti ponúka kľúč k niektorým z najnáročnejších problémov galaxie. „Veľmi často ani nevieme, čo spôsobuje tieto javy,“ hovorí Prša. Napríklad záblesky gama žiarenia a gravitačné vlny majú dobrý model, keď by mohli vzniknúť (napríklad fúzie binárnych systémov s čiernymi dierami), ale stále si nie sme istí, aké druhy signálov produkujú na elektromagnetickom spektre a ako môžeme najlepšie. Vytvárajú tieto javy modré vlnové dĺžky? Majú infračervené signály? Nikto ešte nevie.

Cieľom Hotwiredu je vyvinúť systémy odozvy, ktoré boli zmenšené na 15 minút od momentu, keď prieskum zistí jeden z prechodných javov, až keď následná sieť prijme poznámku a môže vydať prerušenie aktuálnej operácie tak, že nástroj môže okamžite nadviazať na to, čo sa nazýva „prípad s vysokým profilom v oblasti vedy“… (v takom prípade), máme najlepšiu šancu zistiť, čo sa deje - aj pri veľmi tajomných a veľmi prechodných javoch.

Snáď najlepším príkladom toho, ako by to mohlo fungovať, je storočné tajomstvo gravitačných vĺn, z ktorých teraz existujú dve potvrdené detekcie, s ďalšou čakajúcou detekciou. Ale pretože signály, ktoré sme zachytili, sú pominuteľné, neexistuje žiadny spôsob, ako tieto údaje dať do kontextu, ktorý by nám pomohol pochopiť ich, aby sme tak povedali.

Nájdenie elektromagnetického ekvivalentu pre gravitačné vlny by nám umožnilo pochopiť, kedy sú tieto vlny s väčšou pravdepodobnosťou produkované pri vysokých signáloch a lepšie charakterizovať druhy nebeských udalostí, ktoré ich spôsobujú.

Nemali by sme však astronómiu s časovou doménou holubov ako gravitačné vysvetlenie. Samozrejme, to je to, čo Prša nazýva „najhorúcejšou vecou na bloku“ pre novovznikajúce pole, ale je tu pravdepodobne zabitý nebeských javov, o ktorých ani nevieme, z čoho by mohli profitovať vysvetlenia v časovej oblasti. Vezmite si naše nejasné chápanie prasknutia gama žiarenia alebo interakcie binárnych hviezd, ktoré sú vlastným výskumným záujmom Prša a mohli by byť relevantné pre pochopenie formovania planét v hviezdnych systémoch ako Alpha Centauri. „Vidíme takú rôznorodú škálu tém,“ hovorí Prša.

Astrofyzika tradične trpí ako rozdelená komunita, kde sa skupiny pokúšali vysvetliť nekonečné tajomstvá vesmíru s malým konsenzom. A ak sa Hotwired ukáže ako úspešný v zjednotení rôznorodých skupín s astronómiou v časovej oblasti, naša celková predstava o tom, čo si myslíme, keď príde na náš vesmír, môže byť navždy verná pršaho myšlienkam meniacim hru.