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太空探索拥有无限可能:大数据介入天文学

2018-07-06 17:50外星探索
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  现在,有的天文台可以覆盖整个电磁频谱。这些最先进的天文台不再只由一个单一机构运作,往往需要涉及到多国科学家的共同努力。

  随着数字时代的到来,几乎所有数据都会在被获取不就之后公开。这使得天文学非常“民主”:任何人都能够重新分析几乎任何数据集,从而创造新的发现。比如,你也可以查看在人马座A*附近发现的恒星级黑洞的数据。

  这些天文台都产生了惊人的数据量。例如,自1990年哈勃太空望远镜运行以来,已完成了超过130万次的观测,每周传输的原始数据约为20GB,这对于一个设计于1970年代的望远镜来说,是十分令人钦佩的。现在位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA),预计每天会能产生2TB的数据。

ALMA的森田阵列。截止2018年4月,利用ALMA的数据已经产生了1000篇通过同行审议的论文。| 图片来源:ALMA

  数据大爆炸

  已有的天文学数据档案已经非常庞大了,但我们即将迎来的会是更加爆炸式的情况。

  无论是因为技术改进的原因,还是因为天文学任务变得更大,每一代的天文台通常至少比之前的要灵敏10倍。根据新任务运行的时间长短,它在同一波段能探测到的天体源的数量,是此前任务的数百倍。

  例如,将早期的EGRET伽玛射线天文台(于1990年代升空)与NASA的一流任务Fermi伽玛射线空间望远镜(于10年前发射)相比, EGRET仅在天空中探测到约190个伽马射线源,而Fermi的探测数量已经超过5000个。

  正在智利建设中的大型综合巡天望远镜(LSST)是一种光学望远镜,它将每隔几夜就对整个天空进行拍摄。届时,它极高的灵敏度,能在每晚产生大约一千万条警报,从而在10年后产生的目录数据大小超过15PB(1PB = 1000TB)。

  当平方公里阵(SKA)在2020年建成之后,将成为世界上最灵敏的望远镜,足以探测到建立在距离地球50光年远的外星文明上的机场雷达站。只需短短的一年,它就能产生比现在整个互联网还多的数据。

  这些雄心勃勃的项目将考验科学家处理数据的能力。图像需要可以被自动化处理——这意味着数据需要被减小到易操控的大小、或直接转变成成品。新的天文台正在推进计算能力的边界,它需要的是每天能处理数百TB数据的设施。

  解锁新科学

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