Časová astronomie změní naše porozumění vesmíru

„Toto je místo, kde se věnujete astronomii v časové oblasti,“ říká Andrej Prša, astronom na Villanova univerzitě. On se odkazuje na Hotwired 5, krátký pro pátý ročník Hotwiring konference Transient Universe, která se koná tento týden na Villanova University. Výzkumní pracovníci z celého světa se scházejí na jednom místě, aby diskutovali o tom, jak lépe zdokonalit studium přechodných nebeských a astrofyzických jevů.

Ale co je to sakra „astronomie v časové oblasti“? A proč bychom se měli starat?

Podle Prše, jednoho z organizátorů Hotwiredu, astronomie v časové oblasti je v podstatě studiem všeho v prostoru, který je proměnnou času. To je široké spektrum věcí, ale mohly by to být jevy, které jsou periodicky proměnlivé (a tudíž předvídatelné), jako pulzující hvězdy nebo zákrytové binární hvězdy; nebo věci, které jsou divoké a zdánlivě náhodné, jako jsou rentgenové binárky, gama záblesky, supernovy, kataklyzmatické proměnné, gravitační vlny, nebo dokonce chování a pohyby objektů blízko Země, jako jsou asteroidy.

Stručně řečeno, astronomie v časové doméně účinně souvisí s vyšetřováním vesmírné vědy, která není nezbytně statická. „Kdykoli budete chtít prozkoumat variabilitu objektu jako funkci času, astronomie v časové oblasti.“

Zní to docela jednoduše, pokud nepochopíte, že jedno z největších omezení studijního prostoru má co do činění s tím, že nemáme na všechno všechno najednou. Na celém světě jsou dalekohledy, které provádějí průzkumy noční oblohy a snaží se zachytit signál nebo sbírat data související s velmi přechodnými událostmi. Hvězda exploduje - a možná budete mít příležitost chytit výbuch při nejjasnějším světle. Pokud se však objektiv po celou dobu nezaměřujete na tento směr, budete moci sbírat pouze data, která odhalí, jak se supernova rozvíjí jako proces.

Společnost Hotwired byla založena v roce 2007, kdy bylo zjištěno, že „v astronomii existuje spousta přechodných jevů v časové oblasti, které prostě nemáme k dispozici jako rychlá následná časová odezva,“ řekl Prša. Nová technologie umožňuje vědcům detekovat výše uvedené jevy tak, jak se vyskytují, ale tyto nástroje se nezastaví v provádění následných vyšetřování a shromažďování více dat - jednoduše pokračují spolu s obecným průzkumem vesmíru.

„Abychom to vyřešili,“ řekl, „rozhodli jsme se, že lidé, kteří jsou na vědecké straně přechodných osob a lidí, kteří mají na starosti světové observatoře, by se měli sejít a začít mluvit o možnostech zavedení robotických dalekohledů a rychlých následných systémů, aby se pokryly rozdíly, které máme při sledování těchto přechodných jevů. “

O devět let později se Hotwired může pochlubit více než 100 prezentacemi a sezeními, kterých se zúčastnili astronomové a pozorovatelé observatoří z celého světa. Letošní Hotwired se poprvé koná na východním pobřeží.

Astronomie v časové oblasti nabízí klíč k některým nejnáročnějším problémům galaxie. „Velmi často ani nevíme, co tyto jevy způsobuje,“ říká Prša. Například gama záblesky a gravitační vlny mají dobrý model, kdy mohou vzniknout (např. Fúze binárních systémů s černými dírami), ale stále si nejsme jisti, jaké druhy signálů produkují na elektromagnetickém spektru a jak můžeme nejlépe měřit. Jsou tyto jevy produkující modře zbarvené vlnové délky? Mají infračervené signály? Nikdo to ještě neví.

Cílem Hotwiredu je vyvinout systémy odezvy, které byly zmenšeny na 15 minut od okamžiku, kdy průzkum zjistí jeden z přechodných jevů, až když následná síť přijme poznámku a může vydat přerušení aktuální operace tak, že nástroj může okamžitě navázat na to, co se nazývá „případ s vysokým profilem vědy“… (v takovém případě), máme tu nejlepší šanci zjistit, co se děje - dokonce i s velmi tajemnými a velmi přechodnými jevy.

Snad nejlepším příkladem toho, jak by to mohlo fungovat, je staleté tajemství gravitačních vln, z nichž nyní existují dvě potvrzené detekce, s další nevyřízenou detekcí. Ale protože signály, které jsme si vyzvedli, jsou pomíjivé, neexistuje žádný způsob, jak dát tato data do kontextu, který by nám pomohl porozumět jim nad rámec jednorozměrného pohledu.

Nalezení elektromagnetického protějšku pro gravitační vlny by nám umožnilo pochopit, kdy jsou tyto vlny s větší pravděpodobností produkovány při vysokých signálech, a lépe charakterizovat druhy nebeských událostí, které je činí.

Neměli bychom však astronomii v časové doméně holubníků jako vysílač gravitačních vln. Jistě, to je to, co Prša nazývá „nejteplejší věcí na bloku“ pro vznikající pole, ale je tu pravděpodobně spousta nebeských jevů, o nichž ani nevíme, které z nich by mohly mít prospěch z vysvětlení časové oblasti. Vezměte si naše nejisté pochopení záblesků gama paprsků nebo interakcí binárních hvězd, které jsou Pršovým vlastním výzkumným zájmem a mohly by být relevantní pro pochopení planetární formace ve hvězdných systémech, jako je Alpha Centauri. „Vidíme tak rozmanité spektrum témat,“ říká Prša.

Astrofyzika tradičně trpěla jako rozdělená komunita, kde se skupiny pokoušely vysvětlit nekonečná tajemství vesmíru s malým konsenzem. A pokud se ukáže, že Hotwired je úspěšný ve sjednocení nesourodých skupin s astronomií v časové doméně, naše celkové pojetí toho, co si myslíme, když přijde na náš vesmír, může být navždy zavázáno k Pršovým nápadům měnícím hru.