Astronomija vremenske domene promijenit će naše razumijevanje prostora

"Ovo je pravo mjesto za astronomiju u vremenskom području", kaže Andrej Prša, astronom na Sveučilištu Villanova. On misli na Hotwired 5, skraćeno od pete godišnje Hotwiring konferencije Transient Universe, koja se održava ovog tjedna na Sveučilištu Villanova. Istraživači iz cijelog svijeta okupljaju se na jednom mjestu kako bi raspravljali o tome kako bolje usavršiti proučavanje prolaznih nebeskih i astrofizičkih fenomena.

Ali što je, dovraga, "astronomija vremenske domene?" I zašto bi nam bilo stalo?

Prema Prši, jednom od organizatora Hotwireda, astronomija vremenske domene je u biti proučavanje svega što je prostorna varijabla vremena. To je širok spektar stvari, ali to mogu biti pojave koje su povremeno promjenjive (i stoga predvidljive), poput pulsirajućih zvijezda ili pomračenih binarnih zvijezda; ili stvari koje su divlje i naizgled slučajne, kao što su rendgenske binarne datoteke, eksplozije gama zraka, supernove, kataklizmičke varijable, gravitacijski valovi, ili čak ponašanje i kretanje blizu Zemljinih objekata kao što su asteroidi.

Ukratko, astronomija vremenske domene učinkovito se odnosi na istraživanje svemirske znanosti koja nije nužno statična. "Kad god želite istražiti varijabilnost objekta kao funkciju vremena, to je astronomija vremenske domene."

To zvuči prilično jednostavno, osim ako ne razumijete da je jedno od najvećih ograničenja u proučavanju prostora povezano s činjenicom da ne gledamo sve na jednom mjestu. Postoje teleskopi diljem svijeta koji vrše ankete o noćnom nebu i pokušavaju uhvatiti signal ili prikupiti podatke koji se odnose na vrlo prolazne događaje. Zvijezda eksplodira - i možda ćete imati priliku uhvatiti eksploziju na najsvjetlijem svjetlu. Ali ako ne usmjeravate objektiv u tom smjeru cijelo vrijeme, moći ćete prikupiti samo podatke koji otkrivaju malo o tome kako se supernova odvija kao proces.

Hotwired je osnovan 2007. godine kada je došlo do spoznaje da "u astronomiji ima mnogo prolaznih fenomena vremenske domene, s kojima jednostavno nismo sposobni nositi se kao brzi vremenski odgovor", rekao je Prša. Nova tehnologija omogućuje znanstvenicima otkrivanje spomenutih fenomena kako se pojavljuju, ali ti instrumenti neće prestati provoditi naknadna istraživanja i prikupljati više podataka - oni jednostavno nastavljaju s općim izviđanjem prostora.

"Da bismo to riješili", kaže on, "odlučili smo da se ljudi koji su na strani znanosti o prolaznim vremenima i ljudi koji su zaduženi za svjetske opservatorije trebaju okupiti i početi razgovarati o mogućnostima uvođenja robotskih teleskopa i brzih sustave praćenja kako bi se pokrio jaz koji imamo u praćenju tih prijelaznih pojava. ”

Devet godina kasnije, Hotwired ima preko 100 prezentacija i sesija na kojima sudjeluju astronomi i ravnatelji zvjezdarnica iz cijelog svijeta. Ovogodišnji Hotwired održava se prvi put na istočnoj obali.

Astronomija vremenske domene nudi ključ za neke od najproblematičnijih problema galaksije. "Vrlo često ne znamo što uzrokuje ove pojave", kaže Prša. Na primjer, eksplozije gama zraka i gravitacijski valovi imaju dobar model kada mogu nastati (kao što je spajanje crnih rupa u binarnom sustavu), ali još uvijek nismo sigurni koje vrste signala proizvode na elektromagnetskom spektru i kako možemo najbolje ih izmjerite. Jesu li ti fenomeni proizveli valne duljine plave boje? Imaju li emisije infracrvenih signala? Nitko još ne zna.

Cilj Hotwired-a je razviti sustave odziva koji su smanjeni do reda veličine od 15 minuta "od trenutka kada anketa otkrije jednu od prolaznih pojava, do trenutka kada mreža za praćenje primi bilješku i može izdati prekid trenutne operacije tako da da instrument može odmah pratiti ono što se zove 'slučaj visoke znanosti'… u tom slučaju, imamo najbolju priliku da saznamo što se događa - čak i uz vrlo tajanstvene i vrlo prolazne pojave.

Možda je najbolji primjer kako bi se to moglo dogoditi s stoljećima starim otajstvom gravitacijskih valova - od kojih sada postoje dva potvrđena otkrića, s drugom otkrivanjem na čekanju. Ali zato što su signali koje smo pokupili prolazni, nema načina da se ti podaci doista stave u kontekst koji nam pomaže razumjeti ih izvan jednodimenzionalnog pogleda, da tako kažemo.

Pronalaženje elektromagnetskog dijela za gravitacijske valove omogućilo bi nam da shvatimo kada su ti valovi vjerojatnije da će biti proizvedeni pri visokim signalima, i bolje karakterizirati vrste nebeskih događaja koji ih stvaraju.

Ali ne bismo trebali astronomiju s vremenskom domenom uzeti kao objašnjivače gravitacijskih valova. Naravno, oni su ono što Prša naziva "najtoplija stvar na bloku" za područje u nastajanju, ali vjerojatno postoji niz nebeskih fenomena za koje ne znamo čak ni koji bi mogli imati koristi od objašnjenja vremenske domene. Uzmite naše shaky razumijevanje rafala gama zraka, ili binarnih zvjezdanih interakcija, koje su Pršin vlastiti istraživački interes i mogu biti relevantne za razumijevanje planetarne formacije u zvjezdanim sustavima kao što je Alpha Centauri. "Vidimo tako raznolik spektar tema", kaže Prša.

Astrofizika je tradicionalno trpjela kao podijeljenu zajednicu, gdje su skupine pokušavale objasniti beskonačne misterije svemira s malim konsenzusom. A ako se Hotwired pokaže uspješnim u ujedinjenju različitih skupina s astronomijom vremenske domene, naša cjelokupna koncepcija onoga što mislimo o našem svemiru mogla bi zauvijek biti odana Pršinim idejama koje mijenjaju igru.