Часова область астрономії змінить наше розуміння простору

«Це місце, якщо ви займаєтеся астрономією в часовій області», - говорить астроном з університету Вілланова Андрей Прша. Він має на увазі Hotwired 5, скорочений випуск п'ятої щорічної конференції Hotwiring Transient Universe, що відбудеться цього тижня в університеті Villanova. Дослідники з усього світу збираються в одному місці, щоб обговорити, як краще вдосконалити вивчення перехідних небесних і астрофізичних явищ.

Але що, чорт візьми, є «астрономією в часовій області»?

За словами Прши, одного з організаторів Hotwired, астрономія часової області - це, по суті, вивчення всього, що є в просторі, що є змінною часу. Це широкий спектр речей, але вони можуть бути явищами, які періодично змінюються (і тому передбачувані), як пульсуючі зірки або затьмарені двійкові зірки; або речі, які є дикими і, здавалося б, випадковими, такі як рентгенівські бінарі, гамма-вибухи, наднові, катаклізмічні змінні, гравітаційні хвилі, або навіть поведінка і рухи навколоземних об'єктів, таких як астероїди.

Коротше кажучи, астрономія часової області ефективно пов'язана з дослідженням космічної науки, яка не обов'язково є статичною. "Всякий раз, коли ви хочете вивчити мінливість об'єкта як функцію часу, це астрономія часової області".

Це звучить досить просто, якщо ви не розумієте, що одне з найбільших обмежень у вивченні простору пов'язане з тим, що ми не маємо очей на все відразу. Існують телескопи по всьому світу, які роблять огляди нічного неба і намагаються вловити сигнал або зібрати дані, пов'язані з дуже перехідними подіями. Зірка вибухає - і у вас може бути можливість зловити вибух у його найяскравішому світлі. Але якщо ви весь час не зосереджували свою лінзу в цьому напрямку, ви зможете зібрати лише декілька даних, які виявляють мало про те, як супернова розгортається як процес.

Hotwired була заснована в 2007 році, коли з'явилася думка, що «в астрономії існує багато явищ перехідних часових поясів, які ми просто не в змозі впоратися з швидким реагуванням на час,» - сказав Прша. Нова технологія дозволяє вченим виявляти вищезгадані явища так, як вони відбуваються, але ці інструменти не припинять проведення подальших досліджень і збирають більше даних - вони просто продовжують разом з їх загальним оглядом простору.

«Для того, щоб вирішити це, - каже він, - ми вирішили, що люди, які знаходяться на науковій стороні перехідних процесів, і люди, які очолюють світові обсерваторії, повинні зібратися і почати говорити про можливості запровадження робототехнічних телескопів і швидких телескопів. наступні системи для того, щоб покрити розрив, який ми маємо у виконанні цих перехідних явищ.

Через дев'ять років Hotwired може похвалитися більш ніж 100 презентаціями та сесіями, в яких беруть участь астрономи та директори обсерваторії з усього світу. Цього року Hotwired вперше проводиться на східному узбережжі.

Астрономія в часовій області є ключем до деяких з найбільш складних проблем галактики. «Ми досить часто навіть не знаємо, що викликає ці явища», - говорить Прша. Наприклад, сплески гамма-випромінювання і гравітаційні хвилі мають гарну модель для того, коли вони можуть виникнути (наприклад, злиття бінарних систем чорної діри), але ми все ще не впевнені, які види сигналів вони виробляють на електромагнітному спектрі і як ми можемо найкраще їх виміряти. Чи створюють ці явища довжини хвиль блакитного кольору? Чи мають вони випромінювання інфрачервоного сигналу? Ніхто ще не знає.

Метою Hotwired є розробка систем реагування, які були зменшені до 15 хвилин «від того моменту, коли дослідження виявило одне з перехідних явищ, до того, як мережа отримує ноту і може видавати переривання поточної операції, тому що інструмент може негайно відслідковувати те, що називається "випадок високого наукового профілю" … у цьому випадку, ми маємо найкращий шанс з'ясувати, що відбувається "- навіть з дуже таємничими і дуже перехідними явищами.

Можливо, найкращим прикладом того, як це може спрацювати, є вікова таємниця гравітаційних хвиль - з яких тепер є два підтверджених виявлення, з іншим очікуваним виявленням. Але через те, що сигнали, які ми підібрали, швидкоплинні, немає можливості реально помістити ці дані в контекст, який допомагає нам зрозуміти їх за межами одновимірного погляду, так би мовити.

Знаходження електромагнітного аналога для гравітаційних хвиль дозволило б зрозуміти, коли ці хвилі частіше виникають при високих сигналах, і краще охарактеризувати види небесних подій, які їх створюють.

Але ми не повинні приймати астрономію в часовій області як пояснювач гравітаційних хвиль. Звичайно, вони - це те, що Прша називає «найгарячішою річчю на блоці» для виникаючого поля, але є, мабуть, низка небесних явищ, про які ми навіть не знаємо, які могли б отримати користь від пояснення часової області. Візьмемо наше незрозуміле розуміння спалахів гамма-випромінювання або взаємодії бінарних зірок, які є власним дослідницьким інтересом Прши і можуть мати відношення до розуміння формування планет у зоряних системах, таких як Альфа Центавра. «Ми бачимо такий різноманітний спектр тем, - говорить Прша.

Астрофізика традиційно страждала як розділена громада, де групи намагалися пояснити нескінченні таємниці Всесвіту з невеликим консенсусом. І якщо Hotwired виявиться успішним у об'єднанні різнорідних груп з астрономією в часовій області, то вся наша концепція того, що ми думаємо, коли йдеться про наш Всесвіт, може бути завжди належною до ідей, що змінюють гру Прши.