Eileen Meyer: astronoomias on jõutud järgmise suure avastuseni ilmselt juba aastate eest, aga teadlased seda veel ei tea

Kunstniku nägemus mustast august, mis on parasjagu ametis tähe alla neelamisega Foto: /AP/Scanpix

Käesoleva aasta algul sattusid astronoomid ootamatult vaimustava leiu peale: meie galaktika keskmes leidub arvatavasti tuhandeid musti auke, kirjutab Marylandi Ülikooli füüsikadotsent Eileen Meyer veebiväljaandes The Conversation.

Avastuse taga seisnud röntgenpildid ei olnud pärit mõnelt tuliuuelt teleskoobilt. Need polnud ka hiljuti tehtud – osa andmeid oli pärit juba paarikümne aasta tagant.

Jah, teadlased avastasid mustad augud, kui uurisid vanu, ammu arhiveeritud andmeid.

Niisuguseid avastusi tuleb praegu aina sagedamini, sest alanud «suurandmete» ajastu muudab kogu teadustöö kulgu. Astronoomid koguvad päevast päeva eksponentsiaalselt üha rohkem andmeid, lausa nii palju, et kulub aastaid, enne kui suudetakse arhiiviandmetest üles leida kõik varjatud signaalid.

Astronoomia areng

Kuuekümne aasta eest töötas tüüpiline astronoom valdavalt üksi või väikeses meeskonnas. Tõenäoliselt oli tal enda asutuses ligipääs piisavalt suurele maapealsele optilisele teleskoobile.

Toonase astronoomi vaatlused käisid valdavalt silmale nähtavas lainepikkuses. See tähendab, et nad ei saanudki tabada väga paljude astrofüüsikaobjektide signaale, mis kiirgavad väga erinevatel sagedustel alates väga madala sagedusega raadiolainetest ja lõpetades kõrgenergeetiliste gammakiirtega. Ja üldiselt tuli astronoomiaga tegelemiseks olla teadlane või vähemalt iseäralike huvidega rikkur ligipääsuga korralikule teleskoobile.

Toonased andmed jäädvustati fotoplaatidele või avaldati kataloogides. Kuid teiste observatooriumide arhiivide kasutamine oli üpris keeruline ja amatöörastronoomile sisuliselt üldse võimatu.

Tänapäeval leidub observatooriume, mis katavad kogu elektromagnetilise kiirguse spektri. Parimad observatooriumid ei allu enam tavaliselt ühele institutsioonile: nende loomise algatajaks on enamasti kosmoseagentuurid ning tihtipeale koondub nende taha palju riike.

Digitaalajastu tulekuga on hakatud peaaegu kõiki andmeid avalikult avaldama vahetult pärast nende hankimist. See on muutnud astronoomia äärmiselt demokraatlikuks: kõik, kes vähegi soovivad, võivad analüüsida ja üle analüüsida peaaegu kõiki andmekogumeid, mis üldse olemas on. (Ka iga käesoleva loo lugeja võib asuda uurima Chandra andmeid, mis tõid kaasa mainitud tuhandete mustade aukude avastamise!)

Observatooriumid suudavad koguda üüratul hulgal andmeid. Näiteks 1990. aastast tegutsev Hubble’i kosmoseteleskoop on sooritanud üle 1,3 miljoni vaatluse ja edastab iga nädal umbkaudu 20 GB toorandmeid, mis on 1970. aastatel kavandatud teleskoobi kohta tõesti väga muljetavaldav. Atacama suur millimeeterlaineala observatoorium Tšiilis lisab praegu iga päev oma arhiivi 2 TB andmeid.

Hubble´i kosmoseteleskoop Foto: AFP / Scanpix

Andmepurse

Astronoomiaandmete arhiivid on juba praegu ülisuured. Aga peagi muutuvad nad lausa hoomamatult suureks.

Üldjuhul on iga uus observatooriumide põlvkond eelmisest vähemalt kümme korda täpsem kas parema tehnika ja tehnoloogia või siis lihtsalt nende ette seatud ülesande haarde tõttu. Sõltuvalt sellest, kui kaua nende missioon kestab, võib observatoorium avastada samal lainepikkusel sadu kordi enam astronoomilisi allikaid kui varasemad missioonid.

Võime võrrelda näiteks varasemat gammakiirguse observatooriumi EGRET, mis läkitati üles 1990. aastatel, ning NASA suurejoonelist Fermi missiooni, millel tänavu täitub kümnes aasta. EGRET leidis taevalaotusest ainult 190 gammakiirguse allikat, Fermi on neid näinud üle 5000.

Suur sünoptiline vaatlusteleskoop - optiline teleskoop, mida praegu Tšiilis rajatakse - jäädvustab iga mõne öö järel terve taevalaotuse. Selle tundlikkus on nii suur, et see tekitab oma 10 miljonit uue või lühiajalise allika teadet öö kohta, millest kümne aastaga kujuneb enam kui 15 petabaidi suuruse kataloog.

Ruutkilomeetri-jadateleskoobist, mis peab valmima 2020. aastal, saab maailma kõige suurema tundlikkusega teleskoop, mis suudab tuvastada võõrtsivilisatsioonide lennujaamaradareid isegi 50 valgusaasta kaugusel. Kõigest ühe aastaga tekitab see rohkem andmeid kui terve internet.

Kõik need auahned projektid panevad proovile teadlaste suutlikkuse andmeid hallata. Taevapilte tuleb töödelda automaatselt, mis tähendab, et andmeid tuleb vähendada hallatava mahuni või teisendada valmistooteks. Uued observatooriumid panevad proovile aga ka arvutid, kuna nõuavad sadade terabaitide töötlemist päevas.

Tekkivad arhiivid, mis kõik on avalikkusele kättesaadavad, sisaldavad miljon korda enam informatsiooni, kui näiteks kodukasutaja saab salvestada tüüpilisele (1 TB) varukoopiakettale.

Uue teaduse aeg

Andmeuputus muudab astronoomia varasemast palju enam koostööle ja avatusele suunatud teadusharuks. Internetiarhiivid, toekad õpikogukonnad ja uued kaasamisalgatused võimaldavad nüüd kõigil teadusega tegelda. Näiteks programmi Einstein@Home abil saavad kõik panna oma arvuti jõudeajal otsima mustade aukude kokkupõrkel tekkivaid gravitatsioonilaineid.

Vaimustav on see aeg ka teadlastele. Paljud astronoomid nagu mina uurivad nähtusi, mille ajaskaala erineb nii rängalt inimelu tavapärasustest, et neid lihtsalt ei ole võimalik vaadelda reaalajas. Sellised sündmused nagu galaktikate ühinemine võtavad aega sadu miljoneid aastaid. Meie saame sellest teha kõigest «hetkvõtte», mis on justkui üksikkaader autoõnnetuse videost.

Ent on ka nähtusi, mis kulgevad kiiremini, võttes aega ainult mõned aastakümned, aastad või suisa sekundid. Nii avastasidki teadlased vastses uuringus tuhanded mustad augud. Nii mõistsid nad alles hiljaaegu sedagi, et röntgenkiirgus lähikonnas asuva kääbusgalaktika keskmest on pärast selle avastamist 1990. aastatel vähenenud. Sellised avastused lubavad arvata, et aastakümneid kogutud andmeid uuesti läbi vaadates võib leida veel mõndagi põnevat.

Mina olen oma töös kasutanud Hubble’i arhiive filmide tegemiseks nõndanimetatud jugadest, ülikiirelt liikuvast plasmast, mis paiskub välja mustadest aukudest. Mul läks tarvis üle 400 pildi viimasest 13 aastast, et teha film joast lähikonnas asuvas M87 galaktikas. Selles sai esimest korda näidata plasma keerlevat liikumist, mis lubab arvata, et joal on heeliksi kuju.

See sai võimalikuks ainult tänu sellele, et teised vaatlejad olid sootuks teisel eesmärgil jäädvustanud just selle allika, mille vastu ma huvi tundsin, juba siis, kui ma alles sipupükstes lasteaias ringi lippasin. Sedamööda, kuidas taevalaotuse salvestused muutuvad suuremaks, on parema lahutusvõimega ja üha täpsemad, kujuneb selline uurimistöö uueks normiks.

Inglise keelest eesti keelde ümber pannud Marek Laane