Time Domain Astronomy vil ændre vores forståelse af rummet

"Dette er stedet at være, hvis du gør tidsdomæne-astronomi," siger Andrej Prša, en astronom ved Villanova Universitet. Han henviser til Hotwired 5, kort for den femte årlige Hotwiring the Transient Universe-konference, der afholdes i denne uge på Villanova University. Forskere fra hele verden samler på et enkelt sted for at diskutere, hvordan man bedre kan forbedre undersøgelsen af ​​forbigående himmelske og astrofysiske fænomener.

Men hvad i helvede er "tidsdomæne astronomi?" Og hvorfor skal vi passe?

Ifølge Prša er en af ​​Hotwired's arrangører, tidsdomæne-astronomi, i det væsentlige en undersøgelse af alt i rummet, der er en tidsvariabel. Der er et bredt spektrum af ting, men de kan være fænomener, der er periodisk variable (og derfor forudsigelige), som pulserende stjerner eller formørker binære stjerner; eller ting, der er vilde og tilsyneladende tilfældige, som røntgenbinarier, gamma ray bursts, supernovaer, kataklysmiske variabler, tyngdekraftbølger eller endog adfærd og bevægelser af nær jordobjekter som asteroider.

Kort sagt vedrører tidsdomæne astronomi effektivt at undersøge rumvidenskab, der ikke nødvendigvis er statisk. "Når du vil undersøge variabiliteten af ​​et objekt som en funktion af tiden, er det tidsdomæne astronomi."

Det lyder ret simpelt, medmindre du forstår, at en af ​​de største begrænsninger for at studere rum har at gøre med det faktum, at vi ikke har øjnene på alt på én gang. Der er teleskoper over hele verden, der foretager undersøgelser af nattehimlen og forsøger at fange et signal eller indsamle data relateret til meget forbigående hændelser. En stjerne eksploderer - og du har muligvis mulighed for at fange eksplosionen i sit lyseste lys. Men medmindre du har fokuseret linsen i den retning hele tiden, kan du kun indsamle et blip af data, der afslører lidt om, hvordan en supernova udfolder sig som en proces.

Hotwired blev grundlagt i 2007, da der var en erkendelse af, at "der er mange forbigående tidsdomænefænomener i astronomi, som vi simpelthen ikke er rustet til at håndtere som et hurtigt opfølgningstidsvar," sagde Prša. Ny teknologi gør det muligt for forskere at opdage ovennævnte fænomener, som de opstår, men disse instrumenter vil ikke stoppe med at gennemføre opfølgende undersøgelser og indsamle flere data - de fortsætter simpelthen sammen med deres generelle undersøgelse af rummet.

"For at imødegå det," siger han, "besluttede vi, at folk, der er på videnskabssiden af ​​transienterne og mennesker, der er ansvarlige for verdens observatorier, skulle komme sammen og begynde at tale om mulighederne for at indføre robotteleskoper og hurtig opfølgningssystemer for at dække det kløft, vi har i at følge op på disse forbigående fænomener."

Ni år senere har Hotwired prale af over 100 præsentationer og sessioner, der deltager af astronomer og observatoriestyrede fra hele verden. Dette års Hotwired bliver afholdt for første gang på østkysten.

Time domain astronomy giver en nøgle til nogle af galaksen mest forvirrende problemer. "Vi ved ganske ofte ikke engang, hvad der forårsager disse fænomener," siger Prša. For eksempel har gamma ray bursts og gravitational bølger en god model for, hvornår de kan stamme (fx black hole binære system fusioner), men vi er stadig ikke sikre på, hvilke signaler de producerer på det elektromagnetiske spektrum, og hvordan vi kan bedst måle disse. Er disse fænomener producerende blåfarvede bølgelængder? Har de infrarøde signalemissioner? Ingen ved det endnu.

Målet med Hotwired er at udvikle svarsystemer, der er blevet krympet i størrelsesordenen 15 minutter ", når undersøgelsen registrerer et af det forbigående fænomen, til hvornår opfølgningsnetværket modtager notat og kan udløse en afbrydelse af den aktuelle operation så at instrumentet straks kan følge op på, hvad der hedder en 'high science-profil sag' … i hvilket tilfælde står vi bedst til at finde ud af, hvad der sker "- selv med meget mystiske og meget forbigående fænomener.

Måske er det bedste eksempel på, hvordan dette kan virke, med det århundredes gamle mysterium af gravitationsbølger - hvoraf der nu er to bekræftede detekteringer, med en anden afventende påvisning. Men fordi de signaler, vi har hentet, er flygtige, er der ingen måde at faktisk sætte disse data i en kontekst, der hjælper os med at forstå dem ud over en endimensionel visning, så at sige.

At finde en elektromagnetisk modstykke til tyngdebølger ville give os mulighed for at forstå, hvornår disse bølger er mere tilbøjelige til at blive produceret ved høje signaler og bedre karakterisere de slags himmelske begivenheder, der gør dem.

Men vi bør ikke dukke-hul tid domæne astronomi som en tyngdekraft bølger explainer. Jo, det er, hvad Prša kalder "den hotteste ting i blokken" for det fremvoksende felt, men der er sandsynligvis en masse himmelske fænomener, som vi ikke engang ved, om der kunne være gavn af en tidsdomæneforklaring. Tag vores rystende forståelse af gamma ray bursts, eller binære stjernesammenkoblinger, som er Pršas egen forskningsinteresse og kunne være relevante for at forstå planetarisk dannelse i stjernesystemer som Alpha Centauri. "Vi ser et så bredt spektrum af emner," siger Prša.

Astrofysik har traditionelt lidt som et delt samfund, en hvor grupper forsøgte at forklare universets uendelige mysterier med lille konsensus. Og hvis Hotwired viser sig at være vellykket i at forene de forskellige grupper med tidsdomæne-astronomi, kan hele vores opfattelse af hvad vi tænker på når det kommer til vores univers, for evigt ses til Pršas ideer til at skifte skift.